现有的单点金刚石车削机器有能力制造复杂的非球面光学表面;然而,机床限制这些表面的革命。介绍高速控制系统,主轴位置和高带宽轴平行于主轴轴,和两个附加轴使非完全轴对称零件-机器外花键的加工表面。
研究人员只进行有限的工作制造non-axisymmetric组件与钻石和其他传统工具的帮助。早期的尝试在钻石加工non-axisymmetric表面是由道格拉斯,他发现控制系统和工具执行机构防止代光学表面质量。之后,Meinel取得好成绩而使用压电致动器制造阶段校正板。在传统的加工,曹和Tomizuka加工圆柱部分,并不是圆的。
本文描述了单点钻石将non-axisymmetric光学表面作为离轴段的大型光学。部分可以采用离轴镜或部分发展中更大的轴上的镜子。轴上镜的一个例子是10米凯克望远镜。本文还包括实验装置的描述及其切割的结果。
Non-Axisymmetric几何
的一般二次曲线的革命父视神经被认为是在这个实验中,选择因为有一个已知的封闭形式的描述离轴段表面,因为它可以放在一个表单让高速实时实现的控制器。然而,有必要记住的细节实现的每一步发展。
表面的离轴圆锥段在圆柱坐标描述以下方程:
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在z3是一段矢耳石,ρ是段中心半径,φ是段周围的角位置,和d我的父母视的功能,从父母轴段的距离。
Gerchman方程提供了一个详细的发展和一个完整的描述的表面。
实验
的non-axisymmetric段表面被协调的运动工具加工伺服(Z轴)和机器的X和Z轴。机器主轴旋转部分,工具生成伺服运动测量轴的位置。Z的分离和Z的动作达到适当的部分表面是至关重要的。因此,产生的表面在方程1中解释,分为两个部分;一部分是φ和ρ依赖而另一只依赖ρ。
Precalculation X和Z运动的每个ρ值是一个最佳的方法来分离方程。可以生成一个基线运动机器幻灯片通过确定的最大和最小值z3在每个ρ,考虑一个点之间的一半值作为参考。工具伺服运动计算的值减去每个ρ从z3(ρ,φ)。以下方程定义了工具伺服运动通过这种方法计算:
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图1显示了一个示例基于最优基线的伺服运动的工具。在这方面,说明了刀具运动的角位置的函数φ。虚线是运动在1/4ρ,3/4ρ的虚线,在1/2ρdash-dot行,ρ的实线马克斯。这是一个切割抛物面的离轴段。这是观察到的运动看起来像一个衰减的正弦信号,但由虚线所示,不是这样的中心部分。
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图1所示。工具伺服运动与最优基线减去。实线是ρ刀具运动马克斯
实验装置
实验进行使用快速刀具伺服(FTS)在气动作为g - 2500。设备是一种短程高带宽线性工具运动设备,是基于压电致动器。的位置反馈,提供的积分电容计,补偿非线性执行器。现有设备的带宽超过1 kHz,它有一系列20µm。
有两个主要组件:一个高压放大器(HVA)和高速控制器制造完整的加工系统。HVA利用低电压信号放大到一个高电压,大电流驱动压电致动器的信号。然而,高速控制器组件结合在一起,生成一个致动器的控制信号。实验设置和连接的组件图2所示。
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图2。实验装置图
结果与讨论
非完全轴对称零件-表面外花键的不同类型设计阅读加工的可行性,说明了可能的误差源。例如,每革命正弦信号产生衰减,一旦工具伺服导致制造的平面倾斜的平面直角轴旋转的轴。
图3显示了干涉图的倾斜平面与一个正常参考平面绕着它的外围。内平是名为最低点和最高点之间的距离大约5µm。倾斜的平面测量的直径20毫米。
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图3。干涉图的倾斜平面加工刀具伺服主轴转速为480 rpm。
在加工表面倾斜不到理想的操作条件下,两个表面观察错误。早些时候加工尝试没有反馈电容规导致非对称的表面误差的产生。此外,估计基于X轴位置的起始位置和进料速度coma-like表面误差。都需要证明的错误和需要输入一个有效的控制系统。
结论
概念的有效性被最初的实验显示,涉及非完全轴对称零件-光学表面金刚石车削外花键的加工机器。加工系统的各个关键部件的功能也被讨论了在此类实验中。组件功能高效的软件能够生成适当的控制信号,高速度控制系统有足够的输入,一个高压放大器,高带宽伺服的工具。
进一步的研究工作重点是使系统机离轴段aconicoid表面。
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