[发明专利]一种精密车床加工菲涅尔微结构阵列的加工轨迹生成方法

摘要

本发明涉及一种菲涅尔微结构阵列的表面加工方法。该方法可应用在四轴或以上的超精密机床上，使用单点金刚石车刀加工，加工时将车刀安装在C轴主轴上，工件安装在Z轴上。按照加工过程中采用“XYC三轴联动”的方法，以及车刀刀刃方向与工件菲涅尔结构的圆环切线方向重合的原则，计算工件上的菲涅尔子单元的每一圈轨迹坐标点对应的机床XYZ轴值和C轴角度，通过上述方法完成切削点在工件坐标系与车床坐标系的转换，生成完整加工轨迹。从而实现菲涅尔微结构阵列的超精密加工，切削方向、刀具相对于工件的速度方向，与菲涅尔圆形的切线方向一致。

主权项

1.一种使用超精密车床实现菲涅尔微结构阵列加工的加工轨迹生成方法，在该超精密车床加工系统中，车刀安装在具有闭环定位功能的机床C轴上，刀刃中心在C轴回转中心上，车刀可随C轴进行旋转，C轴能实现与XY轴的联动，随XY轴在XY平面内进行移动，工件安装在机床Z轴滑台上，工件的加工面与XY面平行，其特征在于，该加工轨迹生成方法包括以下几个步骤：(1)建立工件加工表面的坐标系，计算菲涅尔微结构阵列上每个子单元的几何参数，包括：每个子单元的圆心坐标、半径范围、子单元内不同半径位置的点对应的高度值；(2)标定机床坐标系下的加工原点位置，以建立菲涅尔微结构阵列上每个子单元的切削点与机床坐标的转换关系；(3)按照加工过程中采用XYC三轴联动的方法，并根据切削方向与工件上菲涅尔微结构阵列的圆环切线方向重合的原则，计算工件上的子单元每一圈切削点对应的机床坐标系下的XYZ轴值和对应的C轴角度；(4)按照C轴旋转一圈，加工一个菲涅尔子单元的等高圆形一周的方式，对步骤(3)计算的坐标点进行排序，生成对应该菲涅尔微结构阵列的完整加工轨迹；(5)对加工轨迹进行刀尖半径补偿，形成最终的加工轨迹。