[发明专利]一种大口径离轴抛物面零件的加工方法

说明书

本发明公开一种大口径离轴抛物面零件的加工方法，应用于立式车床，立式车床具有主轴、X轴移动部件和连接于所述X轴移动部件的Z轴移动部件，所述Z轴移动部件上设置刀具，所述加工方法包括：步骤S1、确定工件的加工位置；步骤S2、将工件的笛卡尔坐标转换为柱坐标；步骤S3、设定程序；步骤S4、立式车床执行程序，控制主轴、X轴移动部件和Z轴移动部件协同运动，以在工件上加工出预设的抛物面。本申请加工方法应用于具有两个直线运动轴和一个角度不可控的旋转主轴的立式车床即可实现大口径离轴抛物面零件的确定性超精密加工，此技术不需要使用大型立式车床按离轴方式安装工件进行加工，方法简单易行，方便高效，成本低廉。

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种大口径离轴抛物面零件的加工方法。

背景技术

离轴抛物面是自由曲面的一种，离轴抛物面零件在太赫兹和红外波段具有广泛的应用前景，是搭建太赫兹光路和红外光路的常用元件之一。大口径离轴抛物面零件的制造困难，需要采用大型车床通过回转对称的方式加工或在中小型车床上通过同轴安装采用非回转对称的方式加工。实现大口径离轴抛物面光学零件制造，对于航空航天等国防科技工业领域的现代化发展具有重要的意义。

目前制造大口径的离轴抛物面零件的传统方法主要是先加工出一块回转对称的大口径母抛物面零件,然后截取其所要求的离轴部分。这种方法一方面需要大型加工车床，同时造成了材料浪费，增加了制造成本。目前先进的加工离轴抛物面零件的方法主要是快速刀具伺服技术和慢速溜板伺服技术。快速刀具伺服技术适用于形状复杂、矢高小的零件而慢速溜板伺服技术适用于加工形状简单、矢高大的工件。而对于大口径的离轴抛物面零件，由于口径大、加工形状复杂且矢高大，还没有合适的加工方法，因此迫切需要一种大口径离轴抛物面零件的加工方法。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种大口径离轴抛物面零件的加工方法，可实现大口径离轴抛物面零件的确定性超精密加工。

为实现上述发明目的，本申请提供如下技术方案：

一种大口径离轴抛物面零件的加工方法，应用于立式车床，立式车床具有主轴、X轴移动部件和连接于所述X轴移动部件的Z轴移动部件，所述Z轴移动部件上设置刀具，所述加工方法包括如下步骤：

步骤S1、确定工件的加工位置；

步骤S2、将工件的笛卡尔坐标转换为柱坐标；

步骤S3、设定程序；

步骤S4、立式车床执行程序，控制主轴、X轴移动部件和Z轴移动部件协同运动，以在工件上加工出预设的抛物面。

可选的，步骤S1包括：

根据需要加工的抛物面方程以及加工范围确定所需加工的工件位置，对工件进行旋转平移变换将其中心转移到车床坐标原点，计算出需要平移与旋转的参数。

可选的，步骤S2包括：定义加工坐标系和加工起始位置，将工件的笛卡尔坐标(x,y)转换为柱坐标

其中，将坐标点平移变换到加工范围后代入抛物面方程计算出所需的z值，根据旋转矩阵对z值进行旋转变换，得出当前位置所需要的z值。

可选的，在主轴上设置时基触发器，步骤S4包括：基于PMAC的时基控制执行程序，协同PMAC的时基控制在主轴位置不可控的情况下实现主轴旋转，Z轴移动部件和X轴移动部件精密进刀运动的三轴联动控制。

可选的，在步骤S4中包括：立式车床根据主轴旋转作为输入信号的频率来控制运动和程序的执行速率。

可选的，在主轴上设置霍尔传感器和编码器，所述根据主轴旋转作为输入信号的频率包括：将主轴上的编码器信号频率作为可控轴的输入信号的频率，使得时基控制一直进行。