离轴非球面镜的铣磨加工方法与流程

金属材料;冶金;铸造;磨削;抛光设备的制造及处理,应用技术1.本发明涉及光学加工技术领域，特别是一种离轴非球面镜的铣磨加工方法。背景技术：2.随着光学事业的不断发展，许多新型材料、形状特殊等特点的光学元件在光学系统中应用越来越广泛。但由于某些光学元件形状特殊，如离轴非球面镜，给加工带来很大难度，其主要特点是：该光学元件下面为平面，上面为非回转对称的曲面，即为离轴非球面，边缘存在高低偏差，在此零件中高低偏差有5.45°的倾斜。因此不能采用常规开半径方式来进行球面的铣磨，它是一个偏心的圆弧，这给整个加工过程带来很大困难，而该类产品又是将来发展的方向，解决类型零件的加工工艺势在必然。3.鉴于离轴非球面镜的特殊性，直接从平片开始硬抠势必会给整个加工环节带来许多的困难，具体表现在：由于该类零件边缘具有高低偏差，不同于一般的零件，没有高低偏差，直接铣磨一个没有高低偏差的零件就使得加工时一边没有加工到而另一边要多下尺寸的情况。技术实现要素：4.本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种离轴非球面镜的铣磨加工方法。5.本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种离轴非球面镜的铣磨加工方法，包括有如下步骤，s1：将待加工非球面镜坯件粘接在夹具上；s2：对离轴非球面镜进行计算，得到参数值，所述参数值包括斜面角度α和斜面长度l；s3：在铣磨机床上输入计算得到的参数值；6.s4：设定机床a轴倾斜角度，将待加工非球面镜坯件进行粗磨形成一个斜面；s5：设定机床a轴倾斜角度，将s4得到的待加工非球面镜坯件进行精磨形成离轴非球面；7.优选的，所述斜面角度α的计算公式为α＝atan[(y3-y1)/(x3-x1)]＝atan[(y3-y1)/d]；所述斜面长度l的计算公式为l＝d/cosα，其中，d为已知参数，指离轴镜的直径；且本发明中d为60～66mm；[0008]进一步的，所述x1为近点距离，所述x3为远点距离，[0009]且x1＝x2-x0＝offset-x0，[0010]x3＝d+x1＝x2+x0＝offset+x0，[0011]dmj＝2x3＝2(offset+x0)＝2offset+d[0012]其中x2为中点距离，offset为已知参数，为离轴镜的离轴量；x0为离轴镜的半径；[0013]进一步的，所述x2＝offset；所述x0＝d/2[0014]进一步的，根据近点距离x1，中点距离x2和远点距离x3的值，由非球面公式可得到近点弧高y1，中点弧高y2，远点弧高y3；[0015]进一步的，所述的非球面公式为：[0016]其中，[0017]其中，k为非球面的圆锥系数，ai为非球面的高次系数；c为顶点半径的倒数，即c＝1/r；[0018]优选的，所述步骤s2中还包括了三点计算的非球面镜包容半径，具体包括有如下步骤：[0019]已知，d为离轴镜的直径；offset为离轴镜的离轴量；可得到，离轴镜母镜的直径dmj，近点距离x1，中点距离x2，远点距离x3；其中，x2＝offset；离轴镜的半径x0＝d/2，x1＝x2-x0＝offset-x0，x3＝d+x1＝x2+x0＝offset+x0，dmj＝2x3＝2(offset+x0)＝2offset+d；[0020]∵①(x1-a)2+(y1-b)2＝r2，②(x2-a)2+(y2-b)2＝r2，③(x3-a)2+(y3-b)2＝r2[0021]∴(x1-a)2+(y1-b)2＝(x2-a)2+(y2-b)2，(x2-a)2+(y2-b)2＝(x3-a)2+(y3-b)2[0022]x12-2a·x1+y12-2b·y1＝x22-2a·x2+y22-2b·y2，[0023]x22-2a·x2+y22-2b·y2＝x32-2a·x3+y32-2b·y1→④2[a·(x2-x1)+b·(y2-y1)]＝[(x22-x12)+(y22-y12)]＝c12[0024]c12＝[(offset 2-(offset-d/2)2)+(y22-y12)]＝[(offset·d-d2/4)+(y22-y12)]→⑤2[a·(x3-x2)+b·(y3-y2)]＝[(x32-x22)+(y32-y22)]＝c23[0025]c23＝[(offset+d/2)2-offset2)+(y22-y12)]＝[(offset·d+d2/4)+(y32-y22)][0026]∵(x2-x1)＝(x3-x2)＝offset/2＝离轴量的一半[0027]∴⑥a·offset+2b·(y2-y1)＝c12，⑦a·offset+2b·(y3-y2)＝c23[0028]令c3＝(c12-c23)/2→b3＝c3/(2y2-y1-y3)[0029]把b值带入⑥式得a3＝[c12-2b3·(y2-y1)]/offset[0030]把a值和b值带入②式得r3＝sqrt[(x2-a3)2+(y2-b3)2][0031]优选的，所述步骤s2中还包括了四点计算的非球面镜包容半径，具体包括有如下步骤：[0032]∵存在对称关系[0033]∴x1＝-x2，y1＝y2；x3＝-x4，y3＝y4；a＝0[0034]由：①x12+(y1-b)2＝r2，①x22+(y2-b)2＝r2，[0035]②x32+(y3-b)2＝r2，②x42+(y4-b)2＝r2[0036]得到：x12+(y1-b)2＝x32+(y3-b)2→2b(y3-y1)＝(x32-x12)+(y32-y12)[0037]b4＝[(x32-x12)+(y32-y12)]/[2(y3-y1)][0038]把b4值带入②式得r4＝sqrt[x32+(y3-b4)2][0039]优选的，所述步骤s2中还包括了偏离量的计算，具体包括有如下步骤：[0040]首先算出以斜面l为直径，最佳包容半径r为参数时的弧高h，此时h为法线方向的偏离量，垂直方向的偏离量dev＝h/cosα[0041]h＝abs(r)-sqrt(r2-l2/4)[0042]同轴最佳半径：rb＝(x32/y3/2+y3/2)；[0043]优选的，所述步骤s2中还包括了离轴抛物面和离轴球面的计算，具体包括有如下步骤：[0044]抛物面的k值为-1，球面的k值为0；[0045]抛物面：y＝x2/2/r[0046]球面：y＝(x2/r)/(1+sqrt(1-(x/r)2)[0047]由此，以上两种特殊离轴面只要知道零件直径、离轴量和顶点半径即可计算出相应的值如斜面的角度、包容半径和偏离量。[0048]优选的，所述步骤s2的计算过程通过vb、matlab或电子表格中任一一种方式编写成程序运行；[0049]优选的，所述步骤s4中，所述步骤s4中，机床a轴的倾斜角度等于步骤s2计算得到的斜面角度α±1；所述步骤s5中，机床a轴的倾斜角度为88-92°；[0050]优选的，所述步骤s4中在铣磨机床上采用杯型粗磨磨轮进行粗磨；所述步骤s5中采用碟型精磨磨轮，进行精磨；[0051]优选的，所述夹具为非球面零件铣磨抛光的通用夹具；[0052]优选的，所述的离轴非球面镜为圆柱形。[0053]本发明具有以下优点：[0054]本发明的离轴非球面镜加工的方法，使用装置的结构简单、操作简便，易于控制，使用本发明加工方法，该方法操作简便，优选的，通过在vb、matlab或电子表格中运行本发明的计算公式，通过输入离轴非球面镜的具体参数即可得到铣磨离轴非球面镜的数值，该方法高效、快捷。可满足离轴非球面镜的铣磨加工需求。铣磨加工的离轴非球面镜各项技术指标如表面粗糙度ra、面型精度pv值等满足抛光前的要求。提高了生产效率，降低了生产成本，对高效生产和高质量发展，均具有显著的有益效果。本发明使用简单易得的非球面零件铣磨抛光的通用夹具、一般铣磨非球面零件所用的碟型磨轮和一般的铣磨球面和非球面零件的杯型磨轮，有利于避免专门加工离轴非球面镜的夹具或者磨轮，有利于提高应用的广泛性，有利于节约加工成本。附图说明[0055]图1为离轴非球面镜的计算示意图。[0056]图2为三点计算的非球面镜包容半径示意图。[0057]图3为四点计算的非球面镜包容半径示意图。具体实施方式[0058]为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。[0059]因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。[0060]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。[0061]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。[0062]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0063]在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0064]实施例1：一种离轴非球面镜的铣磨加工方法，包括有如下步骤，s1：将待加工非球面镜坯件粘接在夹具上；s2：对离轴非球面镜进行计算，得到参数值，所述参数值包括斜面角度α和斜面长度l；s3：在铣磨机床上输入计算得到的参数值；s4：设定机床a轴倾斜角度，将待加工非球面镜坯件进行粗磨形成一个斜面；s5：设定机床a轴倾斜角度，将s4得到的待加工非球面镜坯件进行精磨形成离轴非球面；[0065]优选的，所述斜面角度α的计算公式为α＝atan[(y3-y1)/(x3-x1)]＝atan[(y3-y1)/d]；所述斜面长度l的计算公式为l＝d/cosα，其中，已知d为离轴镜的直径；且d为60～66mm；[0066]进一步的，如图1所示，所述x1为近点距离，所述x3为远点距离，[0067]且x1＝x2-x0＝offset-x0，[0068]x3＝d+x1＝x2+x0＝offset+x0，[0069]dmj＝2x3＝2(offset+x0)＝2offset+d[0070]其中x2为中点距离，offset为已知离轴镜的离轴量；x0为离轴镜的半径；[0071]进一步的，所述x2＝offset；所述x0＝d/2[0072]进一步的，根据近点距离x1，中点距离x2和远点距离x3的值，由非球面公式可得到近点弧高y1，中点弧高y2，远点弧高y3；[0073]进一步的，所述的非球面公式为：[0074]其中，[0075]其中，k为非球面的圆锥系数，ai为非球面的高次系数；c为顶点半径的倒数，即c＝1/r；[0076]本实施例中，优选的，所述步骤s2中还包括了三点计算的非球面镜包容半径，具体包括有如下步骤：[0077]如图2所示，已知，d为离轴镜的直径；offset为离轴镜的离轴量；可得到，离轴镜母镜的直径dmj，近点距离x1，中点距离x2，远点距离x3；其中，x2＝offset；离轴镜的半径x0＝d/2，x1＝x2-x0＝offset-x0，x3＝d+x1＝x2+x0＝offset+x0，dmj＝2x3＝2(offset+x0)＝2offset+d；[0078]∵①(x1-a)2+(y1-b)2＝r2，②(x2-a)2+(y2-b)2＝r2，③(x3-a)2+(y3-b)2＝r2[0079]∴(x1-a)2+(y1-b)2＝(x2-a)2+(y2-b)2，(x2-a)2+(y2-b)2＝(x3-a)2+(y3-b)2[0080]x12-2a·x1+y12-2b·y1＝x22-2a·x2+y22-2b·y2，[0081]x22-2a·x2+y22-2b·y2＝x32-2a·x3+y32-2b·y1→④2[a·(x2-x1)+b·(y2-y1)]＝[(x22-x12)+(y22-y12)]＝c12[0082]c12＝[(offset 2-(offset-d/2)2)+(y22-y12)]＝[(offset·d-d2/4)+(y22-y12)]→⑤2[a·(x3-x2)+b·(y3-y2)]＝[(x32-x22)+(y32-y22)]＝c23[0083]c23＝[(offset+d/2)2-offset2)+(y22-y12)]＝[(offset·d+d2/4)+(y32-y22)][0084]∵(x2-x1)＝(x3-x2)＝offset/2＝离轴量的一半[0085]∴⑥a·offset+2b·(y2-y1)＝c12，⑦a·offset+2b·(y3-y2)＝c23[0086]令c3＝(c12-c23)/2→b3＝c3/(2y2-y1-y3)[0087]把b值带入⑥式得a3＝[c12-2b3·(y2-y1)]/offset[0088]把a值和b值带入②式得r3＝sqrt[(x2-a3)2+(y2-b3)2][0089]如图3所示，优选的，所述步骤s2中还包括了四点计算的非球面镜包容半径，具体包括有如下步骤：[0090]∵存在对称关系[0091]∴x1＝-x2，y1＝y2；x3＝-x4，y3＝y4；a＝0[0092]由：①x12+(y1-b)2＝r2，①x22+(y2-b)2＝r2，[0093]②x32+(y3-b)2＝r2，②x42+(y4-b)2＝r2[0094]得到：x12+(y1-b)2＝x32+(y3-b)2→2b(y3-y1)＝(x32-x12)+(y32-y12)[0095]b4＝[(x32-x12)+(y32-y12)]/[2(y3-y1)][0096]把b4值带入②式得r4＝sqrt[x32+(y3-b4)2][0097]优选的，所述步骤s2中还包括了偏离量的计算，具体包括有如下步骤：[0098]首先算出以斜面l为直径，“最佳包容半径”r为参数时的弧高h，此时h为法线方向的偏离量，垂直方向的偏离量dev＝h/cosα[0099]h＝abs(r)-sqrt(r2-l2/4)[0100]同轴最佳半径：rb＝(x32/y3/2+y3/2)；[0101]优选的，所述步骤s2中还包括了离轴抛物面和离轴球面的计算，具体包括有如下步骤：[0102]抛物面的k值为-1，球面的k值为0；[0103]抛物面：y＝x2/2/r[0104]球面：y＝(x2/r)/(1+sqrt(1-(x/r)2)[0105]由此，以上两种特殊离轴面只要知道零件直径、离轴量和顶点半径即可计算出相应的值如斜面的角度、包容半径和偏离量。[0106]所述步骤s2的计算过程通过vb、matlab或电子表格中任一一种方式编写成程序运行；[0107]所述步骤s4中，机床a轴的倾斜角度等于步骤s2计算得到的斜面角度α±1；所述步骤s5中，机床a轴的倾斜角度为90±1°；[0108]所述步骤s4中在铣磨机床上采用杯型粗磨磨轮进行粗磨；所述步骤s5中采用碟型精磨磨轮，进行精磨；[0109]所述夹具为非球面零件铣磨抛光的通用夹具；[0110]本发明优选的通用夹具材质为40cr制成；杯型粗磨磨轮材质为不锈钢制成；碟型精磨磨轮材质为不锈钢制成；杯型粗磨磨轮和碟型精磨磨轮的粒度和浓度可视零件的大小来决定；如本实施例中，杯型粗磨磨轮的粒度为180#或280#，浓度为35％；碟型精磨磨轮粒度为w14，浓度为50％。[0111]本发明的离轴非球面镜加工的方法，使用装置的结构简单、操作简便，易于控制，使用本发明加工方法，该方法操作简便，优选的，通过在vb、matlab或电子表格中运行本发明的计算公式，通过输入离轴非球面镜的具体参数即可得到铣磨离轴非球面镜的数值，该方法高效、快捷。可满足离轴非球面镜的铣磨加工需求。铣磨加工的离轴非球面镜各项技术指标如表面粗糙度ra、面型精度pv值等满足抛光前的要求。提高了生产效率，降低了生产成本，对高效生产和高质量发展，均具有显著的有益效果。本发明使用简单易得的非球面零件铣磨抛光的通用夹具、一般铣磨非球面零件所用的碟型磨轮和一般的铣磨球面和非球面零件的杯型磨轮，有利于避免专门加工离轴非球面镜的夹具或者磨轮，有利于提高应用的广泛性，有利于节约加工成本。[0112]实施例2：一种离轴非球面镜的铣磨加工方法，包括有如下步骤，s1：将待加工非球面镜坯件粘接在夹具上；s2：对离轴非球面镜进行计算，得到参数值，所述参数值包括斜面角度α和斜面长度l；s3：在铣磨机床上输入计算得到的参数值；s4：设定机床a轴倾斜角度，将待加工非球面镜坯件进行粗磨形成一个斜面；s5：设定机床a轴倾斜角度，将s4得到的待加工非球面镜坯件进行精磨形成离轴非球面；[0113]优选的，所述斜面角度α的计算公式为α＝atan[(y3-y1)/(x3-x1)]＝atan[(y3-y1)/d]；所述斜面长度l的计算公式为l＝d/cosα，其中，已知d为离轴镜的直径；且d为60mm；[0114]进一步的，所述x1为近点距离，所述x3为远点距离，[0115]且x1＝x2-x0＝offset-x0，[0116]x3＝d+x1＝x2+x0＝offset+x0，[0117]dmj＝2x3＝2(offset+x0)＝2offset+d[0118]其中x2为中点距离，offset为已知离轴镜的离轴量；x0为离轴镜的半径；[0119]进一步的，所述x2＝offset；所述x0＝d/2[0120]进一步的，根据近点距离x1，中点距离x2和远点距离x3的值，由非球面公式可得到近点弧高y1，中点弧高y2，远点弧高y3；[0121]进一步的，所述的非球面公式为：[0122]其中，[0123]其中，k为非球面的圆锥系数，ai为非球面的高次系数；c为顶点半径的倒数，即c＝1/r；[0124]本实施例中，优选的，所述步骤s2中还包括了三点计算的非球面镜包容半径，具体包括有如下步骤：[0125]如图2所示，已知，d为离轴镜的直径；offset为离轴镜的离轴量；可得到，离轴镜母镜的直径dmj，近点距离x1，中点距离x2，远点距离x3；其中，x2＝offset；离轴镜的半径x0＝d/2，x1＝x2-x0＝offset-x0，x3＝d+x1＝x2+x0＝offset+x0，dmj＝2x3＝2(offset+x0)＝2offset+d；[0126]∵①(x1-a)2+(y1-b)2＝r2，②(x2-a)2+(y2-b)2＝r2，③(x3-a)2+(y3-b)2＝r2[0127]∴(x1-a)2+(y1-b)2＝(x2-a)2+(y2-b)2，(x2-a)2+(y2-b)2＝(x3-a)2+(y3-b)2[0128]x12-2a·x1+y12-2b·y1＝x22-2a·x2+y22-2b·y2，[0129]x22-2a·x2+y22-2b·y2＝x32-2a·x3+y32-2b·y1→④2[a·(x2-x1)+b·(y2-y1)]＝[(x22-x12)+(y22-y12)]＝c12[0130]c12＝[(offset 2-(offset-d/2)2)+(y22-y12)]＝[(offset·d-d2/4)+(y22-y12)]→⑤2[a·(x3-x2)+b·(y3-y2)]＝[(x32-x22)+(y32-y22)]＝c23[0131]c23＝[(offset+d/2)2-offset2)+(y22-y12)]＝[(offset·d+d2/4)+(y32-y22)][0132]∵(x2-x1)＝(x3-x2)＝offset/2＝离轴量的一半[0133]∴⑥a·offset+2b·(y2-y1)＝c12，⑦a·offset+2b·(y3-y2)＝c23[0134]令c3＝(c12-c23)/2→b3＝c3/(2y2-y1-y3)[0135]把b值带入⑥式得a3＝[c12-2b3·(y2-y1)]/offset[0136]把a值和b值带入②式得r3＝sqrt[(x2-a3)2+(y2-b3)2][0137]如图3所示，优选的，所述步骤s2中还包括了四点计算的非球面镜包容半径，具体包括有如下步骤：[0138]∵存在对称关系[0139]∴x1＝-x2，y1＝y2；x3＝-x4，y3＝y4；a＝0[0140]由：①x12+(y1-b)2＝r2，①x22+(y2-b)2＝r2，[0141]②x32+(y3-b)2＝r2，②x42+(y4-b)2＝r2[0142]得到：x12+(y1-b)2＝x32+(y3-b)2→2b(y3-y1)＝(x32-x12)+(y32-y12)[0143]b4＝[(x32-x12)+(y32-y12)]/[2(y3-y1)][0144]把b4值带入②式得r4＝sqrt[x32+(y3-b4)2][0145]优选的，所述步骤s2中还包括了偏离量的计算，具体包括有如下步骤：[0146]首先算出以斜面l为直径，最佳包容半径r为参数时的弧高h，此时h为法线方向的偏离量，垂直方向的偏离量dev＝h/cosα[0147]h＝abs(r)-sqrt(r2-l2/4)[0148]同轴最佳半径：rb＝(x32/y3/2+y3/2)；[0149]优选的，所述步骤s2中还包括了离轴抛物面和离轴球面的计算，具体包括有如下步骤：[0150]抛物面的k值为-1，球面的k值为0；[0151]抛物面：y＝x2/2/r[0152]球面：y＝(x2/r)/(1+sqrt(1-(x/r)2)[0153]由此，以上两种特殊离轴面只要知道零件直径、离轴量和顶点半径即可计算出相应的值如斜面的角度、包容半径和偏离量。[0154]所述步骤s2的计算过程通过vb、matlab或电子表格中任一一种方式编写成程序运行；[0155]所述步骤s4中，机床a轴的倾斜角度等于步骤s2计算得到的斜面角度α±1；所述步骤s5中，机床a轴的倾斜角度为90±1°；[0156]所述步骤s4中在铣磨机床上采用杯型粗磨磨轮进行粗磨；所述步骤s5中采用碟型精磨磨轮，进行精磨；[0157]所述夹具为非球面零件铣磨抛光的通用夹具；[0158]本发明优选的通用夹具材质为40cr制成；杯型粗磨磨轮材质为不锈钢制成；碟型精磨磨轮材质为不锈钢制成；杯型粗磨磨轮和碟型精磨磨轮的粒度和浓度可视零件的大小来决定；如本实施例中，杯型粗磨磨轮的粒度为180#或280#，浓度为35％；碟型精磨磨轮粒度为w14，浓度为50％。[0159]本发明的离轴非球面镜加工的方法，使用装置的结构简单、操作简便，易于控制，使用本发明加工方法，该方法操作简便，优选的，通过在vb、matlab或电子表格中运行本发明的计算公式，通过输入离轴非球面镜的具体参数即可得到铣磨离轴非球面镜的数值，该方法高效、快捷。可满足离轴非球面镜的铣磨加工需求。铣磨加工的离轴非球面镜各项技术指标如表面粗糙度ra、面型精度pv值等满足抛光前的要求。提高了生产效率，降低了生产成本，对高效生产和高质量发展，均具有显著的有益效果。本发明使用简单易得的非球面零件铣磨抛光的通用夹具、一般铣磨非球面零件所用的碟型磨轮和一般的铣磨球面和非球面零件的杯型磨轮，有利于避免专门加工离轴非球面镜的夹具或者磨轮，有利于提高应用的广泛性，有利于节约加工成本。[0160]实施例3：一种离轴非球面镜的铣磨加工方法，包括有如下步骤，s1：将待加工非球面镜坯件粘接在夹具上；s2：对离轴非球面镜进行计算，得到参数值，所述参数值包括斜面角度α和斜面长度l；s3：在铣磨机床上输入计算得到的参数值；s4：设定机床a轴倾斜角度，将待加工非球面镜坯件进行粗磨形成一个斜面；s5：设定机床a轴倾斜角度，将s4得到的待加工非球面镜坯件进行精磨形成离轴非球面；[0161]优选的，所述斜面角度α的计算公式为α＝atan[(y3-y1)/(x3-x1)]＝atan[(y3-y1)/d]；所述斜面长度l的计算公式为l＝d/cosα，其中，已知d为离轴镜的直径；且d为66mm；[0162]进一步的，所述x1为近点距离，所述x3为远点距离，[0163]且x1＝x2-x0＝offset-x0，[0164]x3＝d+x1＝x2+x0＝offset+x0，[0165]dmj＝2x3＝2(offset+x0)＝2offset+d[0166]其中x2为中点距离，offset为已知离轴镜的离轴量；x0为离轴镜的半径；[0167]进一步的，所述x2＝offset；所述x0＝d/2[0168]进一步的，根据近点距离x1，中点距离x2和远点距离x3的值，由非球面公式可得到近点弧高y1，中点弧高y2，远点弧高y3；[0169]进一步的，所述的非球面公式为：[0170]其中，[0171]其中，k为非球面的圆锥系数，ai为非球面的高次系数；c为顶点半径的倒数，即c＝1/r；[0172]本实施例中，优选的，所述步骤s2中还包括了三点计算的非球面镜包容半径，具体包括有如下步骤：[0173]如图2所示，已知，d为离轴镜的直径；offset为离轴镜的离轴量；可得到，离轴镜母镜的直径dmj，近点距离x1，中点距离x2，远点距离x3；其中，x2＝offset；离轴镜的半径x0＝d/2，x1＝x2-x0＝offset-x0，x3＝d+x1＝x2+x0＝offset+x0，dmj＝2x3＝2(offset+x0)＝2offset+d；[0174]∵①(x1-a)2+(y1-b)2＝r2，②(x2-a)2+(y2-b)2＝r2，③(x3-a)2+(y3-b)2＝r2[0175]∴(x1-a)2+(y1-b)2＝(x2-a)2+(y2-b)2，(x2-a)2+(y2-b)2＝(x3-a)2+(y3-b)2[0176]x12-2a·x1+y12-2b·y1＝x22-2a·x2+y22-2b·y2，[0177]x22-2a·x2+y22-2b·y2＝x32-2a·x3+y32-2b·y1→④2[a·(x2-x1)+b·(y2-y1)]＝[(x22-x12)+(y22-y12)]＝c12[0178]c12＝[(offset2-(offset-d/2)2)+(y22-y12)]＝[(offset·d-d2/4)+(y22-y12)]→⑤2[a·(x3-x2)+b·(y3-y2)]＝[(x32-x22)+(y32-y22)]＝c23[0179]c23＝[(offset+d/2)2-offset2)+(y22-y12)]＝[(offset·d+d2/4)+(y32-y22)][0180]∵(x2-x1)＝(x3-x2)＝offset/2＝离轴量的一半[0181]∴⑥a·offset+2b·(y2-y1)＝c12，⑦a·offset+2b·(y3-y2)＝c23[0182]令c3＝(c12-c23)/2→b3＝c3/(2y2-y1-y3)[0183]把b值带入⑥式得a3＝[c12-2b3·(y2-y1)]/offset[0184]把a值和b值带入②式得r3＝sqrt[(x2-a3)2+(y2-b3)2][0185]如图3所示，优选的，所述步骤s2中还包括了四点计算的非球面镜包容半径，具体包括有如下步骤：[0186]∵存在对称关系[0187]∴x1＝-x2，y1＝y2；x3＝-x4，y3＝y4；a＝0[0188]由：①x12+(y1-b)2＝r2，①x22+(y2-b)2＝r2，[0189]②x32+(y3-b)2＝r2，②x42+(y4-b)2＝r2[0190]得到：x12+(y1-b)2＝x32+(y3-b)2→2b(y3-y1)＝(x32-x12)+(y32-y12)[0191]b4＝[(x32-x12)+(y32-y12)]/[2(y3-y1)][0192]把b4值带入②式得r4＝sqrt[x32+(y3-b4)2][0193]优选的，所述步骤s2中还包括了偏离量的计算，具体包括有如下步骤：[0194]首先算出以斜面l为直径，“最佳包容半径”r为参数时的弧高h，此时h为法线方向的偏离量，垂直方向的偏离量dev＝h/cosα[0195]h＝abs(r)-sqrt(r2-l2/4)[0196]同轴最佳半径：rb＝(x32/y3/2+y3/2)；[0197]优选的，所述步骤s2中还包括了离轴抛物面和离轴球面的计算，具体包括有如下步骤：[0198]抛物面的k值为-1，球面的k值为0；[0199]抛物面：y＝x2/2/r[0200]球面：y＝(x2/r)/(1+sqrt(1-(x/r)2)[0201]由此，以上两种特殊离轴面只要知道零件直径、离轴量和顶点半径即可计算出相应的值如斜面的角度、包容半径和偏离量。[0202]所述步骤s2的计算过程通过vb、matlab或电子表格中任一一种方式编写成程序运行；[0203]所述步骤s4中，机床a轴的倾斜角度等于步骤s2计算得到的斜面角度α±1；所述步骤s5中，机床a轴的倾斜角度为90±1°；[0204]所述步骤s4中在铣磨机床上采用杯型粗磨磨轮进行粗磨；所述步骤s5中采用碟型精磨磨轮，进行精磨；[0205]所述夹具为非球面零件铣磨抛光的通用夹具。[0206]本发明优选的通用夹具材质为40cr制成；杯型粗磨磨轮材质为不锈钢制成；碟型精磨磨轮材质为不锈钢制成；杯型粗磨磨轮和碟型精磨磨轮的粒度和浓度可视零件的大小来决定；如本实施例中，杯型粗磨磨轮的粒度为180#或280#，浓度为35％；碟型精磨磨轮粒度为w14，浓度为50％。[0207]实施例4：加工一个离轴非球面镜的具体操作步骤为，将需要加工的离轴非球面镜坯件粘接在夹具上；将离轴非球面镜坯件夹于机器的夹头中，拧紧固定螺钉，锁住离轴非球面镜坯件；装上杯型粗磨磨轮；根据离轴非球面镜计算值得到工件轴倾斜5.45°，输入铣磨设备系统；开启铣磨设备，杯型粗磨磨轮高速旋转，转速：20～25m/s，工件轴倾斜5.45°，不同离轴非球面镜的倾斜不同，根据离轴非球面镜计算得到倾斜角度，工件轴不旋转，磨轮前后移动进行磨削，形成斜面，加工第一件零件需调整，之后不需调整；不移动工件，把杯型粗磨磨轮更换下来，换上碟型精磨磨轮，开启铣磨设备，加工方式：碟型精磨磨轮高速旋转，转速：20～25m/s，工件轴不旋转，工件轴向后倾斜90°磨轮前后上下联动进行磨削，形成所需的离轴非球面。精磨完毕后，取出零件，测量，送验。[0208]尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。









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