【技术实现步骤摘要】
一种非球面光学元件磨削加工非接触式精密对刀方法
[0001]本专利技术涉及光学元件超精密加工
，更具体的说是涉及一种非球面光学元件磨削加工非接触式精密对刀方法。
技术介绍
[0002]非球面光学元件能够消除球面元件在光束传递过程中产生的球差、慧差、像差等不利影响，在光束聚焦时能减少光能损失，提高聚焦和校准精度，在现代大型光学系统中获得了广泛的应用。非球面表面各点的矢高和曲率半径不相同，采用精密磨削加工的方法，实现非球面光学元件的精密成形，具有材料去除速率快、便于实现自动化等优点，目前已被国内外多项大型光学系统作为非球面光学元件制造的主工艺使用。超精密磨削加工利用高精度、高刚度的超精密磨床，金刚石砂轮在数控系统的精确控制下，按照理论的非球面轨迹进行运行，实现材料的去除，基于运动复印原理获得被加工表面。非球面光学元件的超精密磨削分为初成形磨削和精密磨削。初成形磨削是在长方体、圆柱体等块料的基础上，使用较粗粒度的金刚石砂轮，直接磨削加工为设计的非球面；精密磨削是在已经完成非球面初成形的基础上，使用更加精细的金刚石砂轮进行进一...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种非球面光学元件磨削加工非接触式精密对刀方法，机床工作台与机床主轴独立移动，砂轮设置在机床主轴上，以机床工作台移动的方向作为X轴，以机床主轴在水平面内移动的方向作为Y轴，以砂轮竖直升降的方向作为Z轴，其特征在于，包括以下步骤：S1.将非球面光学元件装夹在机床工作台上，将油石安装于机床工作台上不影响元件磨削加工的位置；S2.沿X轴移动机床工作台，沿Y轴移动机床主轴，沿Z轴下降砂轮，通过所述砂轮在油石表面磨削凹坑，将以所述凹坑最低点为原点的加工坐标系作为第一加工坐标系；S3.获取激光传感器相对于砂轮的空间位置：将激光传感器安装在砂轮的砂轮外罩上，使激光传感器的测量光路竖直向下，分别移动机床工作台和机床主轴，使激光传感器的光点位于凹坑的最低点，在Z轴方向上移动机床主轴直至激光传感器的读数为0，记录激光传感器在第一加工坐标系下的空间坐标(xm，ym，zm)，即激光传感器测头相对于砂轮最低点的空间位置偏移量；S4.获取非球面光学元件位置并建立元件
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砂轮空间位置关系：移动机床工作台，使激光传感器的测头位于非球面光学元件坯料边缘上方，在Z轴方向上移动激光传感器直至激光传感器读数为0，分别移动机床工作台和机床主轴，使激光传感器的光点位于非球面光学元件的中心点，在Z轴方向上移动机床主轴直至激光传感器的读数为0，将砂轮的位置在X轴、Y轴和Z轴上分别偏移xm，ym和zm，偏移后的砂轮则处于中心点位置并与元件表面接触，将当前砂轮所处位置作为数控加工程序的参考点坐标，建立砂轮
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元件之间的空间位置关系，完成对刀操作。2.根据权利要求1所述的非球面光学元件磨削加工非接触式精密对刀方法，其特征在于，S1的具体内容包括：清洁机床工作台，将非球面光学元件平放于机床工作台上；若元件外形为圆形，非球面为回转对称曲面，则元件平放于机床工作台表面并固定；若元件外形为圆形，非球面为非回转对称曲面，则对元件进行精密定位，即将元件的离轴方向与机床的X轴向平行。3.根据权利要求1所述的非球面光学元件磨削加工非接触式精密对刀方法，其特征在于，砂轮为金刚石砂轮，通过砂轮的高速旋转，在油石上磨削凹坑，高速旋转的转速为800r/min～1200r/min，凹坑的深度为2mm～4mm。4.根据权利要求1所述的非球面光学元件磨削加工非接触式精密对刀方法，其特征在于，S3中使激光传感器的光点位于凹坑的最低点的具体方法为：沿X轴移动机床工作台，使激光传感器测头靠近油石表面凹坑边缘的位置，沿Z轴移动砂轮，使激光传感器靠近凹坑直至读数为0，记录当前位置坐标；将当前边缘作为第一边缘；沿X轴移动机床工作台，使激光传感器测头靠近油石表面凹坑的第一边缘的对侧边缘，直到传感器读数为0，将当前边缘作为第二边缘，记录当前位置坐标，获取第一边缘到第二边缘在X轴上移动的距离Lx；再沿X轴反方向移动机床工作台，移动距离为Lx/2；移动后的激光传感器的光点则位于油石表面凹坑在X轴方向上的最低点；沿Y轴移动机床主轴，使激光传感器测头靠近油石表面凹坑的第一边缘的邻边边缘，沿Z轴移动砂轮，使激光传感器靠近凹坑直至读数为0，记录当前位置坐标；将当前边缘作为第三边缘；
沿Y轴移动机床主轴，使激光传感器测头靠近油石表面凹坑的第三边缘的对侧边缘，直到传感器读数为0，...
【专利技术属性】
技术研发人员：周炼，张清华，郑楠，李洁，韦前才，袁志刚，陈贤华，王健，许乔，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：
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