离轴非球面反射镜的砂轮原位自动整形铣磨加工方法

摘要

离轴非球面反射镜的砂轮原位自动整形铣磨加工方法，涉及空间光学系统先进制造领域，解决了现有单点斜轴磨削方法存在的加工效率较低的问题，该方法为：建立离轴非球面反射镜CAD解析模型；计算弧面砂轮表面当前磨削点的加工驻留时间和加工路径；计算砂轮表面当前磨削点变化引起的弧面砂轮Z轴当前跟随坐标在Z轴方向的变化量；制作后置处理程序文件并转化为五轴联动数控加工程序；将工件固定在五轴联动机床转台的中心处，按五轴联动数控加工程序用超声波振动辅助弧面砂轮摆动加工。本发明通过弧面砂轮低速往复摆动，使砂轮表面各点均参与磨削，砂轮磨损总量均化到整个砂轮弧面，实现了弧面砂轮原位自动整形和保形功能，且成本低、加工周期短。

主权项

离轴非球面反射镜的砂轮原位自动整形铣磨加工方法，其特征在于，在具有超声波振动辅助加工功能的五轴联动机床上实现，该方法的条件和步骤如下：步骤一、采用三维制图软件建立离轴非球面反射镜的CAD解析模型；步骤二、根据工件表面的面形数据、弧面砂轮面形参数和加工路径，求解弧面砂轮轴线的当前空间位姿和Z轴当前跟随坐标，再通过加工驻留时间算法和加工路径规划计算弧面砂轮表面当前磨削点的加工驻留时间；步骤三、将原位测量的工件表面的面形数据与从CAD解析模型中提取的点云数据进行比对，通过加工驻留时间人工智能分配法选取合适的加工路径；步骤四、按照设定的弧面砂轮的摆动速度和范围，通过机床主轴带动弧面砂轮实现摆动加工，计算弧面砂轮表面当前磨削点变化引起的弧面砂轮Z轴当前跟随坐标在Z轴方向的变化量，并将该变化量反馈到上述的加工路径文件中；步骤五、制作五轴联动机床的后置处理程序文件，并将其转化为五轴联动数控加工程序；步骤六、将工件固定在五轴联动机床转台的中心处，其表面的几何中心与转台的旋转中心重合，按照五轴联动数控加工程序进行加工，同时采用超声波振动辅助弧面砂轮实现摆动铣磨加工，加工过程中随时调整工件表面磨削点处的法线与弧面砂轮的轴线之间的角度，并采用水基冷却液进行浇注式冷却。