中国科学院西安光学精密机械研究所孙国燕获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院西安光学精密机械研究所申请的专利一种基于铣磨机床的纵扭复合超声振动抛光系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121083407B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511639949.0,技术领域涉及:B24B1/04;该发明授权一种基于铣磨机床的纵扭复合超声振动抛光系统及方法是由孙国燕;樊明旭;余鑫亮;丁蛟腾;吉霞斌设计研发完成,并于2025-11-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于铣磨机床的纵扭复合超声振动抛光系统及方法在说明书摘要公布了:本发明涉及光学元件表面抛光系统及方法,具体涉及一种基于铣磨机床的纵扭复合超声振动抛光系统及方法,解决了利用铣磨机床进行光学元件抛光难以保证光学元件表面材料去除的一致性和控制精度的技术问题。本发明通过将模块化纵扭复合超声振动刀柄集成于铣磨机床主轴,将纵扭复合超声振动引入铣磨机床的抛光过程,通过调节超声振动参数,实现抛光过程光学元件表面材料去除的精细可控性,提高光学元件表面材料去除一致性和控制精度。同时,模块化纵扭复合超声振动刀柄上集成了抛光工具,无需对铣磨机床的结构进行改造,即可完成具有复杂表面光学元件的抛光,从而构建铣磨机床从铣磨成形到纵扭复合超声振动抛光连续衔接的一体化工艺流程。
本发明授权一种基于铣磨机床的纵扭复合超声振动抛光系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种基于铣磨机床的纵扭复合超声振动抛光方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1、对待加工光学元件进行面形检测,得到实际面形;然后获取实际面形与目标理论面形之间的面形误差分布,并据此确定二维去除量分布; 步骤2、基于二维去除量分布及铣磨机床的工艺参数,选择规则抛光路径并确定其轨迹密度分布,得到抛光路径;然后结合路径边界约束与速度平滑策略,对抛光路径进行优化,得到抛光轨迹; 步骤3、基于二维去除量分布,采用阶梯式参数调节策略,确定超声振动参数边界;然后在超声振动参数边界约束下,确定不同超声振动参数下的单位去除函数;所述超声振动参数边界包括超声振动幅值边界; 步骤4、构建超声振动参数调节模型,确定面形误差对应的超声振动参数等级;然后根据超声振动参数调节模型,在超声振动参数边界约束下,确定二维去除量分布对应的超声振动参数分布; 所述超声振动参数调节模型包括超声振动幅值调节模型,所述超声振动幅值调节模型为: 并且,超声振动幅值满足以下条件: 其中,Azx,y、Atx,y分别表示纵向超声振动、扭转超声振动的幅值分布;x、y分别为抛光轨迹中抛光点的X轴、Y轴坐标;分别为纵向超声振动的最小幅值、最大幅值,分别为扭转超声振动的最小幅值、最大幅值;Ex,y为面形误差分布,Emax为最大面形误差;alphaz、alphat分别为纵向超声振动、扭转超声振动的响应灵敏度指数,二者取值均大于0; 步骤5、基于二维去除量分布、不同超声振动参数下的单位去除函数,以及超声振动参数分布,通过脉冲迭代法,解算抛光轨迹对应的驻留时间分布,然后将驻留时间分布转换为进给速度分布;所述驻留时间分布通过以下公式解算: Rx,y=Hx,y*Tx,y 其中,Rx,y为二维去除量分布,Hx,y为单位去除函数,Tx,y为驻留时间分布; 步骤6、打开超声电源,将抛光轨迹、进给速度分布和超声振动参数分布输入机床数控模块进行数据转换,然后机床数控模块将转换后的抛光轨迹、进给速度分布传输至铣磨机床,并将转换后的超声振动参数分布传输至振动控制器; 步骤7、铣磨机床控制主轴按照抛光轨迹和进给速度分布运动,从而带动模块化纵扭复合超声振动刀柄运动,同时,振动控制器控制模块化纵扭复合超声振动刀柄按照超声振动参数分布,产生不同超声振动参数的纵扭复合超声振动,使抛光工具按照抛光轨迹和进给速度分布,在不同超声振动参数的纵扭复合超声振动下对待加工光学元件进行抛光; 步骤8、对抛光后的待加工光学元件进行面形检测,得到抛光后的实际面形,获取抛光后的实际面形与目标理论面形之间的面形误差分布,得到残余面形误差分布,判断残余面形误差分布是否满足预设精度要求,若是,则完成待加工光学元件的抛光;若否,则根据残余面形误差分布确定残余二维去除量分布,然后将其作为二维去除量分布,返回步骤5。
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