[发明专利]一种基于频域误差分配的超精密飞切机床精度设计方法

摘要

一种基于频域误差分配的超精密飞切机床精度设计方法，它涉及一种超精密加工机床精度设计方法，以解决现有超精密飞切机床的设计，没有考虑工件表面的频域误差要求，工件的加工质量和可靠性较差，应用于大型光学系统中适应性差的问题，所述设计方法的主要步骤为：步骤一、确定刀具和工件耦合条件下的动态波动估计模型；步骤二、得到刀尖处的频域误差分布；步骤三、分析产生飞切机床误差的误差单元；步骤六、确定所述的各个误差单元的频域误差组合原则；步骤四、确定各个误差单元在频域内相对于刀尖处的误差敏感度系数；步骤五、确定在一定空间频率区间内所述的各个误差单元的频域误差分布。本发明用于超精密飞切机床精度设计。

主权项

一种基于频域误差分配的超精密飞切机床精度设计方法，其特征在于：所述设计方法的具体步骤为：步骤一、根据光学工件的加工要求，即给出的评价待加工的光学元件一定的空间频率区间的误差即频域误差的功率谱密度，用PSD表示，确定超精密机床的结构布局以及组成部件；步骤二、根据刀具特性、机床结构刚度模型以及工件材料特性确定切削工艺参数；所述机床刚度模型通过有限元方法得到，所述切削工艺参数是指主轴转速、刀具进给速率、刀具前角和切削深度；步骤三、确定刀具和工件耦合条件下的动态波动估计模型，给出刀尖处在一定的空间频率区间的波动误差，即刀尖处的功率谱密度，用PSDd表示，其中30％PSD≤PSDd≤35％PSD；步骤四、根据工件表面的频域误差目标要求，即步骤一中确定的功率谱密度PSD，得到在一定的空间频率区间内刀尖处的频域误差分布，用PSDf表示，其中PSDf≤PSD‑PSDd；步骤五、分析产生飞切机床误差的误差单元，对误差单元作耦合处理；步骤六、确定所述的各个误差单元的频域误差组合原则，即各个误差单元的频域误差和刀尖处频域误差之间的数学关系模型；所述数学关系模型指一定空间频率区间内各个误差单元在运动中的误差变化曲线所对应的功率谱密度的总和PSDz等于刀尖在运动中的误差变化曲线所对应的PSDf；步骤七、根据所述的机床结构确定各个误差单元在频域内相对于刀尖处的误差敏感度系数；步骤八、根据所述的各个误差单元的频域误差和刀尖处频域误差之间的数学关系模型、各个误差单元在频域内相对于刀尖处的误差敏感度系数和所述的刀尖处频域误差分布确定在一定空间频率区间内所述的各个误差单元的频域误差分布；步骤九、根据所述的各个误差单元的频域误差分布进行机床相应运动部件的精度设计。