一種用于高精度拋光機(jī)床的工件自尋位裝置及加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于拋光機(jī)床領(lǐng)域，尤其涉及到一種用于高精度拋光機(jī)床的工件自尋位裝 置及加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為充分發(fā)揮高精度拋光機(jī)床性能，實現(xiàn)高精度加工，需要使加工機(jī)床和工件間保 持準(zhǔn)確的相對位置，這就要求在加工前，工件必須經(jīng)過準(zhǔn)確定位。
[0003] 傳統(tǒng)的工件定位方法采用手動打表定位，該過程十分繁瑣，效率低下。因此有必要 采用更加高效、自動化的定位方法。
[0004] 申請?zhí)枮?009202323308的發(fā)明公開了一種數(shù)控機(jī)床的自動對刀及工件測量裝 置，該裝置能夠確定刀具與工件的相對位置和實現(xiàn)工件的機(jī)床在位測量，但不能獲取工件 的定位誤差。申請?zhí)枮?010202117784的發(fā)明公開了一種數(shù)控外螺紋磨床自動對刀裝置， 該裝置該裝置自動測量與計算螺紋工件對刀位置的坐標(biāo)值，無需人為干預(yù)，但僅限于特定 的加工對象。
[0005] 從上述公開的文獻(xiàn)可知，工件自尋位技術(shù)在光學(xué)加工領(lǐng)域的應(yīng)用尚不充分。鑒于 此，有必要開發(fā)一種用于高精度拋光機(jī)床的，適應(yīng)各種光學(xué)加工面形的工件自尋位裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種用于高精度拋光機(jī)床的工件自尋位裝置，它可以實現(xiàn)光 學(xué)元件加工的工件自尋位。
[0007] 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0008] -種用于高精度拋光機(jī)床的工件自尋位裝置，安裝在數(shù)控機(jī)床上，包括測頭運動 機(jī)構(gòu)1和高精度測頭2 ;所述測頭運動機(jī)構(gòu)1由工位切換氣缸11、測頭固定座12、氣缸轉(zhuǎn)接 板13組成；所述工位切換氣缸11分為運動部111、固定部112 ;所述氣缸轉(zhuǎn)接板13通過螺 釘鎖緊在固定部上，并與數(shù)控機(jī)床上的拋光工具總成3固連；固定部與運動部進(jìn)行活動連 接；所述運動部分的下端安裝有測頭固定座12,所述高精度測頭2通過螺釘安裝在測頭固 定座上。
[0009] 進(jìn)一步地，所述高精度測頭2包括測針21、觸發(fā)器22、觸發(fā)信號線23 ;所述觸發(fā)器 連接測針，并獲取測針1觸碰過程中產(chǎn)生的位移并發(fā)出觸發(fā)信號，通過觸發(fā)信號線23傳送 給數(shù)控系統(tǒng)處理。
[0010] 本發(fā)明還提供了一種工件加工方法，采用所述的用于高精度拋光機(jī)床的工件自尋 位裝置，包括以下步驟：
[0011] (S1)將工件安放在機(jī)床上，向工位切換氣缸供氣，使氣缸的運動部放下，達(dá)到測量 工位；
[0012] (S2)以工件目標(biāo)方程與面形為依據(jù)，生成滿足當(dāng)前工件的測量指令；
[0013] (S3)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)依據(jù)測量指令采集測量點數(shù)據(jù)，并按采集順序進(jìn)行保存；
[0014] (S4)以目標(biāo)方程與測量點數(shù)據(jù)為依據(jù)，計算對應(yīng)的匹配變換最優(yōu)解；
[0015] (S5)令匹配變換最優(yōu)解作用于初始加工指令，生成匹配后的加工指令，所述初始 加工指令是工件在理想定位情況下根據(jù)面形生成的加工指令。
[0016] (S6)向工位切換氣缸供氣，使氣缸的運動部回收，達(dá)到加工工位，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)依 據(jù)加工指令，完成對工件的加工。
[0017] 采用本發(fā)明獲得的有益效果：1.本發(fā)明通過氣缸的使用而具有測量與加工兩個 工位，測量時氣缸將測頭放下，加工時氣缸將測頭收起，從而可以在不影響加工的前提下保 證測量的物理位置需求。2.本發(fā)明應(yīng)用于拋光機(jī)床，其加工對象均處于光學(xué)精度范疇，對于 對刀來說，可認(rèn)為加工工件面形與目標(biāo)方程吻合，因此可以獲得足夠高的定位精度。3.本 發(fā)明的數(shù)控集成程序的開發(fā)依托于機(jī)床自身的數(shù)控系統(tǒng)，測量時的運動同樣采用G代碼控 制，測量與加工的控制方式相通，實現(xiàn)了測量過程的自動化；4.本發(fā)明的測量過程與定位 誤差計算過程都完全通過計算機(jī)進(jìn)行，被加工工件只需在機(jī)床上夾緊而不必打表定位，工 件自尋位軟件輸出的加工代碼可以直接用于加工，這極大地提高了加工效率，節(jié)省了大量 的時間與精力。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的整體機(jī)械及安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是整體機(jī)械結(jié)構(gòu)正面示意圖；
[0020] 圖3是高精度測頭示意圖；
[0021 ] 圖4是測頭運動機(jī)構(gòu)圖；
[0022] 圖5是工件自尋位過程不意圖；
[0023] 圖6是數(shù)控集成程序功能圖；
[0024] 圖7是面形與測量點數(shù)據(jù)匹配圖；
[0025] 圖8是非球面鏡經(jīng)本發(fā)明自尋位后的加工效果圖。
【具體實施方式】
[0026] 結(jié)合附圖和實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0027] 如圖1、2所示，一種用于高精度拋光機(jī)床的工件自尋位裝置，安裝在數(shù)控機(jī)床上， 包括測頭運動機(jī)構(gòu)1和高精度測頭2;所述測頭運動機(jī)構(gòu)1由工位切換氣缸11、測頭固定座 12、氣缸轉(zhuǎn)接板13組成；所述工位切換氣缸11分為運動部111、固定部112;所述氣缸轉(zhuǎn)接 板13通過螺釘鎖緊在固定部上，并與數(shù)控機(jī)床上的拋光工具總成3固連；固定部與運動部 進(jìn)行活動連接；所述運動部分的下端安裝有測頭固定座12,所述高精度測頭2通過螺釘安 裝在測頭固定座上。
[0028] 如圖3所示，所述高精度測頭2包括測針21、觸發(fā)器22、觸發(fā)信號線23;所述觸發(fā) 器連接測針，并獲取測針1觸碰過程中產(chǎn)生的位移并發(fā)出觸發(fā)信號，通過觸發(fā)信號線23傳 送給數(shù)控系統(tǒng)處理。高精度測頭能夠?qū)崿F(xiàn)接觸的感應(yīng)與觸發(fā)信號的發(fā)出。在工作時，通過G 代碼令高精度測頭與其上的測針隨機(jī)床運動，觸發(fā)器能夠感應(yīng)到測針觸碰時產(chǎn)生的微小位 移并發(fā)出觸發(fā)信號，觸發(fā)信號通過觸發(fā)信號線傳送給數(shù)控系統(tǒng)處理。
[0029] 如圖4所示，測頭運動機(jī)構(gòu)主要為實現(xiàn)測量與加工互不干涉，工位切換氣缸固定 部通過氣缸轉(zhuǎn)接板與拋光工具總成固連，工位切換氣缸運動部與工位切換氣缸固定部發(fā)生 相對運動，測量時氣缸將高精度測頭放下，加工時氣缸將高精度測頭收起，分別對應(yīng)為測量 工位與加工工位。測頭運動機(jī)構(gòu)由工位切換氣缸提供動力，工位切換氣缸運動部伸出使得 測頭降下，此時機(jī)床處于測量狀態(tài)，測頭測量不會受到機(jī)床其他部件的干擾；工位切換氣缸 回收使得測頭上升，此時機(jī)床處于加工狀態(tài)，加工部件不會受到測頭的干擾。
[0030] 本發(fā)明還提供了一種采用高精度拋光機(jī)床的工件自尋位裝置的工件加工方法，主 要包括以下步驟：
[0031] (S1)將工件安放在機(jī)床上，向工位切換氣缸供氣，使工位切換氣缸的運動部放下， 達(dá)到測量工位；
[0032] (S2)以工件目標(biāo)方程與面形為依據(jù)，生成滿足當(dāng)前工件的測量指令；由于拋光機(jī) 床的加工工件都處于光學(xué)精度范疇，因此對于對刀來說，工件面形與加工的目標(biāo)方程吻合， 因此以工件目標(biāo)方程與口徑為依據(jù)，生成適合于當(dāng)前工件的測量指令，以獲取足夠的測量 點數(shù)據(jù)；
[0033] (S3)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)依據(jù)測量指令采集測量點數(shù)據(jù)，并按采集順序進(jìn)行保存；
[0034] (S4)以目標(biāo)方程與測量點數(shù)據(jù)為依據(jù)，計算出對應(yīng)的匹配變換最優(yōu)解g