应用四轴联动磁流变机床加工曲面.pdf

第 23卷 第 1O期 光学 精密工程 Vo1．23 No．10 2015年 1O月 OpticsandPrecisionEngineering 0ct．2015 文章编 号 1004—924X(2015)10—2819—08 应用四轴联动磁流变机床加工 曲面 李龙响 ，郑立功 ，邓伟杰 ，王孝坤 ，李丽富 ，白 杨 ，张学军 (1．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033； 2．中国科学院大学，北京1O0049) 摘要：以永磁型磁流变抛光机为基础，提出了在光栅式加工轨迹下结合四轴联动机床(不含抛光轮转动轴)和变去除函数 实现磁流变抛光技术确定性加工曲面的方法。讨论了曲面上光栅式加工轨迹等面积规划原则和基于矩阵乘积运算的驻 留时间求解算法。分析了磁流变四轴联动机床的机械补偿方式 ，同时以变去除函数模型为基础从算法上实现了机械的 剩余补偿。应用以氧化铈为抛光粉的水基磁流液对 口径为 80mm、曲率半径为 800Inm 的BK7材料凸球面进行了修形 验证实验 ，一次加工 (5．5min)后显示 ：面形误差分布峰谷值 (PV)和均方根值(RMS)从 117．47nri1和22．78nm分别收 敛到 6O．8Onm和 6．28nm。实验结果表明：结合 四轴联动的低 自由度机床和变去除函数算法补偿 的磁流变加工工艺能 够有效地实现球面及低 陡度非球面等 曲面 的高效确定性加工 ，为磁流变抛光在光学制造 中的应用提供 了有力的支持 。 关 键 词 ：光学制造 ；磁流变抛光 ；四轴联动 ；曲面加工；变去除函数 ；光栅式轨迹 中图分类号：TH161；TN305．2 文献标识码 ：A doi：10．3788／0PE2819 M agnetorheologicalfinishingforcurvesurfacebasedon4-axismachine LILong—xiang ，ZHENG Li—gong ，DENG Wei—jie， WANGXiao—kun ，LILi—fu ，BAIYang ，ZHANG Xue—jun (1．ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics， ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China； 2．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China) *C0rPs0 ，zgauthor，E-mail：leellxhit@126．com Abstract：OnthebasisofpermanentmagnetM agnetorheologicalFinishing(MRF)machine，amagne— torheologicalfinishingmethodbycombininga4-axismachinewithavariableremovalfunctionwasde— velopedtofigurethespheresurfaceinarasterpath．Theprincipleofequalareaobservedontheraster pathandthedwelltimealgorithm basedonmatrixmultiplicationcomputationwerediscussed．A me— chanicalcompensatingstrategybasedonthe4-axismachinewasanalyzed，includingmachinecompen— satingandalgorithm compensatingofthevariableremovalfunction．Byusingwaterbasedmagneto— rheologicalfluidwiththepolishingpowderofcerium oxide，apolishingexperimentonac