[发明专利]一种杯型圆弧砂轮高效精密在位修整方法和装置

说明书

本发明公开了一种杯型圆弧砂轮高效精密在位修整方法和装置，实现杯型圆弧砂轮高效精密在位修形和修锐，将三轴联动数控机床和单回转轴砂轮修整器有机结合起来用于杯型圆弧砂轮修整，通过机床数控系统控制机床X直线轴和Z直线轴进行圆弧包络插补，可实现杯型砂轮任意包角圆弧的高效高精度在位修整，同时控制Y直线轴匀速进给运动，可保证平面修整砂轮圆周面的平整性，避免杯型圆弧砂轮在平面修整砂轮正上方修整时去除量急剧增大，保证了杯型圆弧砂轮的修整精度。

技术领域

本发明涉及光学元件成形加工技术领域，更具体的说是涉及一种杯型圆弧砂轮高效精密在位修整方法和装置。

背景技术

目前，大型光学系统对大口径高陡度非球面光学元件的面形精度和表面粗糙度均提出了很高的要求，利用杯型圆弧砂轮采用横向螺旋线加工方式具有很高的加工效率和加工稳定性，砂轮的形状精度、尺寸精度和表面质量，以及对元件加工精度和加工轨迹计算将直接影响元件加工面形精度、表面粗糙度和亚表面缺陷，因此砂轮的高效、高精度、高质量修整变得尤为重要。

对于砂轮的修整多采用电火花修整、在线电解修整方法和杯形工具球面包络式修整方法，但是电火花修整、在线电解修整方法只适用于金属基砂修整，并且采用电火花修整多为离线修整，砂轮反复装夹不可避免带来误差，且修整后的砂轮表面质量差，难以控制元件加工亚表面缺陷；采用在线电解修整方法修整精度难以控制，一般用于修锐；采用杯形工具球面包络式修整方法修整，可以修整任意结合剂砂轮，但操作复杂、对修整器刚度要求较高、修整效率较低。上述修整方法均存在修整范围小，难以实现180°包角圆弧砂轮修整的问题。

因此，如何实现180°包角的杯型圆弧砂轮高效、高精度和高质量的在位修整是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种杯型圆弧砂轮高效精密在位修整方法和装置，可实现180°包角的杯型圆弧砂轮高效、高精度和高质量在位修整，从而可实现对大口径高陡度非球面光学元件的高效、超精密和低缺陷成形加工。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种杯型圆弧砂轮高效精密在位修整方法，包括以下步骤：

步骤1：测量平面修整砂轮半径；

步骤2：根据平面修整砂轮半径对机床进行修整，实现平面修整砂轮和杯型圆弧砂轮的对刀；

步骤3：设定修整参数，机床根据修整参数利用所述平面修整砂轮采用轮廓复印原理对杯型圆弧砂轮进行修整。

优选的，所述步骤1中测量平面修整砂轮半径的具体过程为：

步骤11：三轴联动数控机床包括X、Y和Z轴，将位移传感器固定在机床主轴上，并利用机床手轮移动机床X轴和Z轴，将所述位移传感器移动到所述平面修整砂轮圆周面最高点处，位移传感器读数为位移传感器与平面修整砂轮圆周面最高点处的相对位置，移动机床Z轴，使位移传感器读数为0，记录当前机床坐标值(x₁，z₁)；

步骤12：移动机床X轴，移动距离范围为30mm～80mm，移动机床Z轴使位移传感器读数为0，记录当前的机床坐标值(x₂，z₂)；

步骤13：根据两次机床坐标值计算平面修整砂轮半径，计算公式如下：

优选的，所述步骤2中采用分中法对刀，分别对机床Y轴方向、X轴方向和Z轴方向进行对刀，提高杯型圆弧砂轮的修整精度，其中对刀过程具体为：