CN115741224B - 一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及超精密加工领域，尤其涉及一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正方法及系统，所述一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正方法包括：利用超精密飞切刀具进行试切处理得到超精密飞切刀具试切数据；利用所述超精密飞切刀具试切数据对超精密飞切刀具回转半径与回转角度进行误差修正处理，获得刀具回转半径和角度，实现刀具高精度对正效果。目前没有方法进行超精密飞切刀具参数对正，本发明中所述的方案，采用试切的方式，通过测量获得试切件在刀具三个切削角度下的切削高度差，通过数学计算确定刀具的回转半径及角度偏差，该方案只需在刀具装上后，通过试切确定出相对高度位置偏差即可，可实现较好的实际加工效果。
Description
技术领域
本发明涉及超精密加工领域，具体涉及一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正方法。
背景技术
光学自由曲面作为一类新型特殊的面形结构，为光学系统提供了很大的设计自由度，能够最大限度地改善光学性能的同时，实现了系统小型化，已逐渐成为新一代光学系统的核心关键器件。随着技术的发展，自由曲面凸显其优势，但是由于其面形复杂无规律，其加工自由度、加工精度及材料的日益严格要求，发展出了多种超精密切削方法。超精密飞切加工技术具有加工精度高、加工效率高及加工过程易于控制等优点，可实现多种曲面的高精度加工。然而超精密加工刀具切削位置的确定严重影响着曲面的加工精度，尤其是加工同一基底上的多个曲面，同时影响曲面的加工精度和位置精度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正方法，通过对零件试切采集两次试切数据进行处理可以得到准确的刀具误差值，简化步骤提升了效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正方法，其特征在于，包括：
利用超精密飞切刀具进行试切处理得到超精密飞切刀具试切数据；
利用所述超精密飞切刀具试切数据对超精密飞切刀具回转半径与回转角度进行误差修正处理。
优选的，所述利用超精密飞切刀具进行试切处理得到超精密飞切刀具试切数据包括：
获取超精密飞切刀具零位位置；
利用超精密飞切刀具基于所述超精密飞切刀具零位位置对待试切零件进行试切得到初始试切零件；
利用超精密飞切刀具基于所述超精密飞切刀具零位位置进行顺时针旋转后，得到超精密飞切刀具正向试切角度；
获取超精密飞切刀具与初始试切零件的垂直高度作为超精密飞切刀具正向试切高度；
利用所述超精密飞切刀具正向试切角度与超精密飞切刀具正向试切高度对初始试切零件进行二次试切处理得到二次试切零件；
利用超精密飞切刀具基于所述超精密飞切刀具零位位置进行逆时针旋转后，得到超精密飞切刀具逆向试切角度；
获取超精密飞切刀具与初始试切零件的垂直高度作为超精密飞切刀具逆向试切高度；
利用所述超精密飞切刀具逆向试切角度与超精密飞切刀具逆向试切高度对所述初始试切零件进行三次试切处理得到三次试切零件；
将超精密飞切刀具正向试切角度、超精密飞切刀具正向试切高度、超精密飞切刀具逆向试切角度与超精密飞切刀具逆向试切高度作为超精密飞切刀具试切数据；
其中，所述超精密飞切刀具正向试切角度的绝对值的两倍与超精密飞切刀具逆向试切角度的绝对值相同。
进一步的，所述超精密飞切刀具进行顺时针与逆时针旋转的角度范围均为5°至20°。
优选的，利用所述超精密飞切刀具试切数据对超精密飞切刀具回转半径与回转角度进行误差修正处理包括：
利用所述超精密飞切刀具试切数据计算超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差值；
利用所述超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差初始值进行最优化理论处理得到超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差值；
利用所述超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差值进行误差修正处理。
进一步的，利用所述超精密飞切刀具试切数据计算超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差初始值的计算式如下：
其中，Δy 1 为超精密飞切刀具正向试切高度，Δy 2 为超精密飞切刀具逆向试切高度，R为超精密飞切刀具回转半径值，θ 1为超精密飞切刀具正向试切角度，θ 2为超精密飞切刀具逆向试切角度，Δθ为超精密飞切刀具回转角度误差值。
进一步的，利用所述超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差值进行误差修正处理包括：
利用所述超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差值对超精密飞切刀具加工参数进行调整。
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：
通过“试切-测量-数学计算” 方式，获得刀具回转半径和角度，实现刀具高精度对正效果。目前没有方法进行超精密飞切刀具参数对正，本发明中所述的方案，采用试切的方式，通过测量获得试切件在刀具三个切削角度下的切削高度差，通过数学计算确定刀具的回转半径及角度偏差，该方案只需在刀具装上后，通过试切确定出相对高度位置偏差即可，操作简单快捷，可实现较好的实际加工效果。
附图说明
图1是本发明提供的一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正方法流程图；
图2是本发明提供的超精密飞切装置结构示意图；
图3是本发明提供的一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正方法的对正过程流程图；
图4是本发明提供的一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正方法的试切件测量结果示意图；
图5是本发明提供的一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正系统流程图；
附图标记：
1、试切件；2、超精密飞切刀架；3、超精密飞切刀具。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：本发明提供了一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正方法，如图1所示，包括：
步骤1：利用超精密飞切刀具进行试切处理得到超精密飞切刀具试切数据；
步骤2：利用所述超精密飞切刀具试切数据对超精密飞切刀具回转半径与回转角度进行误差修正处理。
步骤1具体包括：
1-1：获取超精密飞切刀具零位位置；
1-2：利用超精密飞切刀具基于所述超精密飞切刀具零位位置对待试切零件进行试切得到初始试切零件；
1-3：利用超精密飞切刀具基于所述超精密飞切刀具零位位置进行顺时针旋转后，得到超精密飞切刀具正向试切角度；
1-4：获取超精密飞切刀具与初始试切零件的垂直高度作为超精密飞切刀具正向试切高度；
1-5：利用所述超精密飞切刀具正向试切角度与超精密飞切刀具正向试切高度对初始试切零件进行二次试切处理得到二次试切零件；
1-6：利用超精密飞切刀具基于所述超精密飞切刀具零位位置进行逆时针旋转后，得到超精密飞切刀具逆向试切角度；
1-7：获取超精密飞切刀具与初始试切零件的垂直高度作为超精密飞切刀具逆向试切高度；
1-8：利用所述超精密飞切刀具逆向试切角度与超精密飞切刀具逆向试切高度对所述初始试切零件进行三次试切处理得到三次试切零件；
1-9：将超精密飞切刀具正向试切角度、超精密飞切刀具正向试切高度、超精密飞切刀具逆向试切角度与超精密飞切刀具逆向试切高度作为超精密飞切刀具试切数据；
其中，所述超精密飞切刀具正向试切角度的绝对值的两倍与超精密飞切刀具逆向试切角度的绝对值相同，所述超精密飞切刀具进行顺时针与逆时针旋转的角度范围均为5°至20°。
步骤2具体包括：
2-1：利用所述超精密飞切刀具试切数据计算超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差值；
2-2：利用所述超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差初始值进行最优化理论处理得到超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差值；
2-3：利用所述超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差值进行误差修正处理。
步骤2-1的计算式如下：
其中，Δy 1 为超精密飞切刀具正向试切高度，Δy 2 为超精密飞切刀具逆向试切高度，R为超精密飞切刀具回转半径值，θ 1为超精密飞切刀具正向试切角度，θ 2为超精密飞切刀具逆向试切角度，Δθ为超精密飞切刀具回转角度误差值。
步骤2-3具体包括：
利用所述超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差值对超精密飞切刀具加工参数进行调整。
实施例2：本发明提供了一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正实际应用方法，包括：
超精密飞切装置结构示意图，如图2所示，包括：试切件1、超精密飞切刀架2、超精密飞切刀具3，X、Y、Z、C、B分别代表X、Y、Z、C、B四个轴的运动方向。其中X轴、Y轴和Z轴是三个直线轴，X轴和Y轴控制刀具切削深度， Z轴控制进给，C轴和B轴是两个旋转轴，C轴是主轴，控制固定在其上的刀具旋转，B轴固定被加工件。通过X、Y、Z、C联动实现目标面形加工，采用“试切-测量”方式实现对正，如图3所示，为超精密飞切刀具对正过程示意图，采用以下步骤：
1.选取试切件为平面，在默认θ=0°时，对试切件进行试切；
2.以步骤1中刀具位置为基准，调整刀架角度，使刀具顺时针旋转θ角度 (小于刀尖角度即可，一般5°~20°范围内)，之后将刀具向下移动，直到刀具到达试切件表面，该移动高度记为Δy，对试切件进行试切；
3.以步骤2刀具位置为基准，调整刀架角度，使刀具逆时针旋转2θ角度，之后将刀具按照Δy高度向下移动，对试切件进行试切；
4.利用白光干涉仪对步骤1、2、3的试切件进行测量，分别获得步骤2和步骤3试切与步骤1试切之间的高度差Δy1，Δy2，如图4所示；
5.根据步骤4获得的高度差Δy1，Δy2，根据如下公式，通过反算获得回转半径R实和角度偏差Δθ；
Δy1=R实（1-cos（θ+Δθ））
Δy2=R实（1-cos（-θ+Δθ））
实施例3：本发明提供了一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正系统，如图5所示，包括：
处理模块，用于利用超精密飞切刀具进行试切处理得到超精密飞切刀具试切数据；
修正模块，用于利用所述超精密飞切刀具试切数据对超精密飞切刀具回转半径与回转角度进行误差修正处理。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (5)
1.一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正方法，其特征在于，包括：
S1、利用超精密飞切刀具进行试切处理得到超精密飞切刀具试切数据；
S1-1：获取超精密飞切刀具零位位置；
S1-2：利用超精密飞切刀具基于所述超精密飞切刀具零位位置对待试切零件进行试切得到初始试切零件；
S1-3：利用超精密飞切刀具基于所述超精密飞切刀具零位位置进行顺时针旋转后，得到超精密飞切刀具正向试切角度；
S1-4：获取超精密飞切刀具与初始试切零件的垂直高度作为超精密飞切刀具正向试切高度；
S1-5：利用所述超精密飞切刀具正向试切角度与超精密飞切刀具正向试切高度对初始试切零件进行二次试切处理得到二次试切零件；
S1-6：利用超精密飞切刀具基于所述超精密飞切刀具零位位置进行逆时针旋转后，得到超精密飞切刀具逆向试切角度；
S1-7：获取超精密飞切刀具与初始试切零件的垂直高度作为超精密飞切刀具逆向试切高度；
S1-8：利用所述超精密飞切刀具逆向试切角度与超精密飞切刀具逆向试切高度对所述初始试切零件进行三次试切处理得到三次试切零件；
S1-9：将超精密飞切刀具正向试切角度、超精密飞切刀具正向试切高度、超精密飞切刀具逆向试切角度与超精密飞切刀具逆向试切高度作为超精密飞切刀具试切数据；
其中，所述超精密飞切刀具正向试切角度的绝对值的两倍与超精密飞切刀具逆向试切角度的绝对值相同，所述超精密飞切刀具进行顺时针与逆时针旋转的角度范围均为5°至20°；
S2、利用所述超精密飞切刀具试切数据对超精密飞切刀具回转半径与回转角度进行误差修正处理。
2.如权利要求1所述的一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正方法，其特征在于，所述超精密飞切刀具进行顺时针与逆时针旋转的角度范围均为5°至20°。
3.如权利要求1所述的一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正方法，其特征在于，利用所述超精密飞切刀具试切数据对超精密飞切刀具回转半径与回转角度进行误差修正处理包括：
利用所述超精密飞切刀具试切数据计算超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差初始值；
利用所述超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差初始值进行最优化理论处理得到超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差值；
利用所述超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差值进行误差修正处理。
4.如权利要求3所述的一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正方法，其特征在于，利用所述超精密飞切刀具试切数据计算超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差初始值的计算式如下：
其中，Δy 1 为超精密飞切刀具正向试切高度，Δy 2 为超精密飞切刀具逆向试切高度，R为超精密飞切刀具回转半径值，θ 1为超精密飞切刀具正向试切角度，θ 2为超精密飞切刀具逆向试切角度，Δθ为超精密飞切刀具回转角度误差值。
5.如权利要求3所述的一种超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差修正方法，其特征在于，利用所述超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差值进行误差修正处理包括：
利用所述超精密飞切刀具回转半径与回转角度误差值对超精密飞切刀具加工参数进行调整。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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