一种非球面光学零件的研抛方法

摘要

本发明公开了一种非球面光学零件的研抛方法，优点是通过本方法在加工过程中可直接控制研抛法向力，克服了由于柔顺机械系统力/位耦合问题导致的力控制不准确难题，有利于获得稳定、一致的曲面轮廓，提高了零件表面的精整加工质量；而且以柔顺控制的方式对非球面光学零件进行加工，避免了精密加工对机械系统精度的高要求，降低了设备的制造成本，有利于推广应用；此外，本方法的加工原理简单，有利于硬件设计和软件开发。

主权项

1.一种非球面光学零件的研抛方法，其特征在于包括以下具体步骤：(1)、在工作台上安装第一电机和第一传动轴，并在第一电机上连接第一传动机构以带动第一传动轴转动，然后在第一传动轴上同轴套设转盘，并在转盘与第一传动轴之间设置由至少一根弹簧组成的柔顺控制装置，将转盘与转动臂的一端固定连接，在转动臂的另一端固定连接研磨工具；(2)、在第二电机上连接第二传动机构以带动第二传动轴转动，将用于安装待加工零件的夹具固定连接在第二传动轴上；(3)、将待加工的非球面光学零件安装在夹具上；(4)、设定工作台在X方向的进给位移即转动臂在第二传动轴上的回转中心在X方向的进给位移，记为x_p，设定工作台在Y方向的进给位移即转动臂在第二传动轴上的回转中心在Y方向的进给位移，记为y_p，设定转动臂的角位移变化值为Δθ，并设定x_p和y_p为：其中：x、y表示研磨工具在非球面光学零件上加工点的位置，l₁表示研磨工具在非球面光学零件上的加工点到研磨工具与转动臂的连接点的垂直距离，l₂表示转动臂的回转中心到研磨工具与转动臂的连接点的垂直距离，θ表示研磨工具在非球面光学零件上加工点的切线与X方向所成的夹角，Fn表示研磨工具作用在非球面光学零件上的研抛法向力，k表示柔顺控制装置的弹性系数；(5)、根据步骤(4)中设定的关系式通过控制系统控制工作台在X、Y方向的进给运动以及第一电机的转动，实现控制转动臂在X、Y方向的进给位移x_p、y_p以及转动臂绕回转中心转动的角度Δθ，以保证研磨工具作用在非球面光学零件上的研抛力始终为研抛法向力，同时通过控制第一电机和柔顺控制装置实时控制研磨工具作用在非球面光学零件上的研抛法向力Fn，实现对非球面光学零件的研抛加工。