一种非球面阵列结构的精密磨削加工方法技术

本发明专利技术涉及一种非球面阵列结构的精密磨削加工方法，利用X，Y，Z，C四轴联动的机床加工，工件安装在机床主轴C轴上作可控的回转运动，刀具在机床的控制下随着C轴的转动在X,Y两个直线轴方向做相位差π/2的简谐运动，同时在X向或Y向叠加一个进给的运动，Z轴根据子单元的面形作相应的运动。本加工方法突破了现有阵列加工方法在硬脆性材料上只能加工球面阵列的局限，可实现在硬脆性材料上精密加工出非球面阵列结构。

A precision grinding method for aspheric array structure

The invention relates to a precise grinding method for aspheric array structure, which uses four-axis machine tool processing with X, Y, Z and C. The workpiece is mounted on the C axis of the machine tool for controllable rotation. Under the control of the machine tool, along with the rotation of the C axis, the tool moves in the direction of X and Y linear axes in a simple harmonic motion with phase difference of pi/2, and at the same time, in the direction of X and Y linear axes. The motion of Y or Z is superimposed on a feed, and the corresponding motion of the axis is based on the surface shape of the sub unit. This method breaks through the limitation that the existing array processing methods can only process spherical arrays on hard and brittle materials, and can achieve precise processing of aspheric arrays on hard and brittle materials.

【技术实现步骤摘要】
一种非球面阵列结构的精密磨削加工方法
本专利技术属于精密制造
，具体涉及一种非球面阵列结构的精密磨削加工方法。
技术介绍
随着现代科学技术的快速发展，光学元件的应用越来越广泛，光学和光电子领域对于光学元件的性能要求越来越高。其中，透镜阵列以其小型化、集成度高、轻量化和优良的光学性能等优势，在许多新型的光学系统如波前传感、三维成像、激光整形、光存储和光通讯等领域中有着广泛的应用。这种阵列光学结构的加工是现代光学器件制造的主要发展方向之一，具有广阔的发展前景。阵列光学元件的加工方法主要有光刻胶热熔法、薄膜沉积法、灰度掩膜法、“三束”(激光束、离子束、电子束)法等，这些加工方法能够加工特定结构尺寸的阵列结构表面。然而上述加工方法的加工工序复杂、周期长、成形效率较低，在加工形状精度、表面质量控制方面存在一定的缺陷，无法满足行业快速发展的需求。单点金刚石切削和精密注塑结合的工艺，可以用于生产大规模、高精度和高填充因子的塑料透镜阵列，但与玻璃材料相比，塑料材料的抗变形性、抗高温性、表面抗划伤性较差，且热膨胀系数较高。因此，在光学性能要求高的应用场合，塑料材质难以胜任，玻璃材质往往是更优的选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非球面阵列结构的精密磨削加工方法，其特征在于：利用X，Y，Z，C四轴联动的机床加工，工件安装在机床主轴C轴上作可控的回转运动，刀具在机床的控制下随着C轴的转动在X,Y两个直线轴方向做相位差π/2的简谐运动，同时在X向或Y向叠加一个进给的运动，Z轴根据子单元的面形作相应的运动。

【技术特征摘要】
1.一种非球面阵列结构的精密磨削加工方法，其特征在于：利用X，Y，Z，C四轴联动的机床加工，工件安装在机床主轴C轴上作可控的回转运动，刀具在机床的控制下随着C轴的转动在X,Y两个直线轴方向做相位差π/2的简谐运动，同时在X向或Y向叠加一个进给的运动，Z轴根据子单元的面形作相应的运动。2.根据权利要求1所述的非球面阵列结构的精密磨削加工方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一、根据非球面阵列单元的结构特征，将高速工具主轴的回转轴线与工件主轴的回转轴线设定为垂直或倾斜，并选取相应类型的砂轮安装于高速工具主轴上，对凸球冠状对刀块试磨以调整对刀误差和确定砂轮的结构参数；步骤二、工件通过夹具安装到加工机床C轴前端的真空吸盘上，将工件的端面跳动和径向跳动调整到加工需求以内，并且通过工件上的回转基准平面确定C轴的加工坐标系零点；步骤三、根据步骤一的对刀结果获得砂轮结构参数，结合阵列子单元的面形和位置信息，采用权利要求1加工方法，通过加工机床三个直线运动轴X，Y，Z和可控的回转运动轴C，生成用于非球面阵列子单元的砂轮磨削路径；步骤四、选取非球面阵列结构中的一个子单元，利用步骤三中生成的该单元砂磨削轮路径驱动X，Y，Z和C轴对工件进行加工；步骤五、步骤四中的阵列子单元加工完成后利用原位测量装置对该子单元进行子午线轮廓扫描测量，得到其轮廓形状误差，判断其面形...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫广鹏，房丰洲，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12