專利名稱：一種數控磨床的機床主軸零點及磨頭半徑的測定方法
技術領域：
本發明涉及一種用于數控磨床的檢測方法，具體涉及在利用數控磨床加工球面/ 非球面光學元件過程中，根據加工工件的反饋信息，精確確定數控磨床主軸中心坐標位置及磨頭半徑的方法，屬于機械制造及光學冷加工領域。
背景技術：
利用數控磨床加工球面/非球面，是光學冷加工中的一個常用技術。在根據加工面形生成CNC加工代碼的過程中，主軸旋轉中心到磨頭零點間的距離(即主軸旋轉中心在機床坐標系中的坐標)，及磨頭半徑是二項關鍵參數，它將直接決定最后的加工面形是否符合要求。機床廠商提供的零點坐標值一般是有誤差的，好的誤差在幾十個微米，差的可能有幾百微米。磨頭供應商提供的磨頭半徑也有一定的偏差，另外，即使精確測量了磨頭半徑， 但實際當磨頭高速運動起來后，它的有效半徑也會有所改變。工件的CNC加工代碼編制過程是依賴于這二個參數的。因此，這二個參數有偏差，必然造成最后工件的誤差，這種誤差在非球面加工中更為嚴重。為了解決上述問題，目前加工中常用的方法是通過修改加工元件的曲率半徑，然后根據測量數據制作補償數據文件，經過多次補償可獲得較為理想的面形。然而，利用修改曲率半徑，根據測量誤差數據制作補償文件的方法不但增加了加工的周期，且精度也不能達到很好，特別是曲率半徑會與期望的差很多。這在很大程度上影響了球面/非球面鏡加工的后續工作量。如果在加工前或在第一次初加工后就能夠精確確定數控磨床主軸中心坐標位置及磨頭半徑值，則工件在1-2次成形過程中，就能提供高精度的加工工件。
發明內容
本發明的發明目的是提供一種快速精確確定數控磨床主軸零點坐標位置及磨頭半徑的方法，以消除由于廠商提供的數值不準確而造成的加工球面/非球面過程中的固有誤差，實現1-2次銑磨就能達到精度要求，從而有效提高數控磨床加工球面/非球面的效率及最終加工工件的精度。為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是
一種數控磨床的機床主軸零點及磨頭半徑的測定方法，包括下列步驟 (1)根據廠商提供的機床主軸零點坐標及磨頭半徑數據，編制CNC代碼，控制數控磨床銑磨一平面鏡(口徑盡可能接近機床的有效加工口徑)，測量該平面鏡的輪廓誤差數據曲線，根據測量誤差數據制作導軌的基準補償文件；
注通過本步驟可補償導軌的直線度誤差，正常情況下，一臺機床只需在出廠時做一次即可。(2)根據廠商提供的機床主軸零點坐標及磨頭半徑數據，以及步驟(1)獲得的基準補償文件，針對待加工工件編制CNC代碼，控制數控磨床加工獲得粗加工的工件；(3)采用輪廓儀測量該粗加工的工件的母線輪廓；
(4)根據步驟(3)獲得的母線輪廓數據，與待加工工件的曲線方程，利用基于數據分析模型編寫的數據處理程序，分析出機床主軸的零點坐標位置和磨頭半徑偏差。根據上述獲得的機床主軸的零點坐標位置和磨頭半徑重新編制實際要加工工件的CNC代碼，控制數控機床進行加工，即可獲得高精度的工件。優選的技術方案，所述步驟(1)中，所述平面鏡的口徑不小于機床最大加工口徑的 80%O本方案中的核心技術是根據上一次加工工件的誤差數據來分析最佳的主軸中心
坐標‘及磨頭半徑^。傳統的磨床加工方法是根據加工工件的方程及磨頭半徑計算磨頭
的運動軌跡。這一計算方法雖然簡單，但幾乎不具備任何誤差分析能力。為了實現從輪廓數據中分析機床參數的誤差，需要建立新的磨床成形模型。本發明提出了一種從磨頭運動軌跡計算最終加工面形的數學模型，利用這一模型結合非線性最小二乘法可方便地從加工
結果的輪廓數據中分析出最佳的主軸中心坐標及磨頭半徑H。上述技術方案中，所述步驟中，根據加工結果計算主軸中心坐標‘及磨頭半
徑Γ1的數據處理模型簡述如下 模型主要包括二大部分
根據磨頭軌跡計算加工面形的數學模型；及根據這一模型，結合最小二乘法來計算最佳的主軸中心坐標‘及磨頭半徑Γι。根據磨頭軌跡計算加工面形的數學模型簡述如下 設欲加工的曲線為
權利要求
1.一種數控磨床的機床主軸零點及磨頭半徑的測定方法，其特征在于，包括下列步驟(1)根據廠商提供的機床主軸零點坐標及磨頭半徑數據，編制CNC代碼，控制數控磨床銑磨一平面鏡，測量該平面鏡的輪廓誤差數據曲線，根據測量誤差數據制作導軌的基準補償文件；(2)根據廠商提供的機床主軸零點坐標及磨頭半徑數據，以及步驟(1)獲得的基準補償文件，針對待加工工件編制CNC代碼，控制數控磨床加工獲得粗加工的工件；(3)采用輪廓儀測量該粗加工的工件的母線輪廓；(4)根據步驟(3)獲得的母線輪廓數據，與待加工工件的曲線方程，利用基于數據分析模型編寫的數據處理程序，分析出機床主軸的零點坐標位置和磨頭半徑偏差。
2.根據權利要求1所述的數控磨床的機床主軸零點及磨頭半徑的測定方法，其特征在于所述步驟中，數據分析模型主要包括二大部分根據磨頭軌跡計算加工面形的數學模型；及根據這一數學模型，結合最小二乘法來計算最佳的主軸中心坐標4及磨頭半徑尸。
3.根據權利要求1所述的數控磨床的機床主軸零點及磨頭半徑的測定方法，其特征在于所述步驟(1)中，所述平面鏡的口徑不小于機床最大加工口徑的80%。
全文摘要
本發明公開了一種數控磨床的機床主軸零點及磨頭半徑的測定方法，步驟是(1)控制數控磨床銑磨一平面鏡，測量該平面鏡的輪廓誤差數據曲線，根據測量誤差數據制作導軌的基準補償文件；(2)根據廠商提供的機床主軸零點坐標及磨頭半徑數據，以及步驟(1)獲得的基準補償文件，針對待加工工件編制CNC代碼，控制數控磨床加工獲得粗加工的工件；(3)采用輪廓儀測量該粗加工的工件的母線輪廓；(4)根據步驟(3)獲得的母線輪廓數據，與待加工工件的曲線方程，利用基于數據分析模型編寫的數據處理程序，可分析出機床主軸的零點坐標位置和磨頭半徑偏差。本發明可以方便地從加工工件的測量數據分析出數控機床的機械零點及磨頭半徑的最佳值，從而提高加工精度。
文檔編號B24B49/02GK102303284SQ201110154068
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月9日 優先權日2011年6月9日
發明者仇谷烽, 余景池 申請人:蘇州大學