基于去除函数预测模型的计算机控制抛光方法技术

本发明专利技术公开了一种基于去除函数预测模型的计算机控制抛光方法，其步骤为：（１）通过已知材料Ｂ对未知材料Ａ进行首次计算机控制抛光加工；（２）理论预测材料Ａ的去除函数模型；（３）基于步骤（２）中的预测去除函数模型，在接下来的计算机控制抛光加工过程中引入去除函数模型效率系数辨识环节。本发明专利技术是一种操作简单、高效、适应范围广、抛光精度高的基于去除函数预测模型的计算机控制抛光方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及到光学加工领域，特指一种。
技术介绍
计算机控制抛光技术是20世纪70年代发展起来的一种新型光学加工技术，其传统的概念主要是针对计算机控制小工具抛光技术，主要是用一个比工件小得多的研抛盘，在计算机的控制下，以特定的路径、速度在光学零件表面运动，通过控制每一区域内的驻留时间、加工压力等参数，可以精确地控制零件材料的去除量，达到修正误差、提高精度的目的。该技术的突出优点在于加工过程中小工具能够有效地跟踪非球面表面各点曲率半径的变化，与非球面的面形良好吻合从而提高加工精度。随着现代光学加工技术的迅速发展，各种新的加工方法层出不穷。基于Preston建立的材料去除数学模型，计算机控制抛光的概念得到了进一步的拓展，现在主要指通过Preston方程建立的数学模型，根据材料的去除量、特有的去除函数模型求得相应的驻留时间，通过计算机控制机床完成驻留时间的准确实现，从而实现光学表面材料的确定性去除。因此，一大类先进的光学制造方法如磁流变抛光(MagnetorheologicalFinishing，MRF)，离子束成形(Ion Beam Figuring，IBF)，应力盘抛光(Stressed-lap Polishing，SP)，射流抛光(Jet Polishing，JP)和进动抛光(Precessions Polishing，PP)等等，从广义上说都属于计算机控制抛光的范畴。 传统计算机控制抛光工艺在对同种材料的加工中常常可以通过同种材料获得准确的去除函数模型，表现出修形精度高、收敛确定性强、加工周期短的优势，但是在对特种材料(如SiC等)的计算机控制抛光工艺中，由于常常没有相同材料的样件以获取去除函数模型，其加工具有明显的劣势。在对不同种材料的加工中，传统的计算机控制抛光工艺常用的方法是利用常用材料(如K9)进行去除函数模型的获取，而后根据经验对它们之间的效率系数值进行粗略的人为估计，通过多次迭代加工对估计的效率系数值进行人为修正。主要存在两个方面的缺点一、经验估计不同种材料间的效率系数值精度低，修正难度大，受人为影响大，很难获得精确的去除函数模型效率系数，因此难以保证收敛的高确定性；二、这种方法增加了工艺的复杂程度，减低了加工的效率，难以满足现代光学制造的高精高效需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种操作简单、高效、适应范围广、抛光精度高的。 为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案。 一种，其特征在于步骤为 (1)通过已知材料B对未知材料A进行首次计算机控制抛光加工； (2)理论预测材料A的去除函数模型； (3)基于步骤(2)中的预测去除函数模型，在接下来的计算机控制抛光加工过程中引入去除函数模型效率系数辨识环节。 作为本专利技术的进一步改进 所述理论预测材料A的去除函数模型步骤为 1)定义去除函数效率系数γ，定义r′(x，y)为计算机控制抛光方法在材料A上的去除函数模型，r(x，y)为计算机控制抛光方法在材料B上的去除函数模型，其中， γ＝r′(x，y)/r(x，y)(3) 2)得到材料A的实际残留误差计算公式 e′(x，y)＝h(x，y)-γ(h(x，y)-e(x，y))＝(1-γ)h(x，y)+γe(x，y)(5) 式中e′(x，y)为实际残留误差，h(x，y)为材料A的初始面形误差函数，e(x，y)为材料A的计算仿真残留误差函数； 3)获取首次计算机控制抛光加工中的仿真残留误差函数e(x，y)； 4)获取首次计算机控制抛光加工中的真实残留误差函数e′(x，y)； 5)求解效率系数γ； 式中hRMS为初始面形误差的RMS值，Cov(h，e)为面形初始误差和仿真残差之间的协方差，γ为未知材料A对已知材料B的去除函数效率系数，eRMS为仿真残差函数e(x，y)的RMS值，eRMS′为实际残差e′(x，y)的RMS值； 当γ＝1时，r′(x，y)＝r(x，y)，实际的去除函数真值等于实测去除函数，实际的材料去除量等于仿真计算的材料去除量； 当γ＞1时，r′(x，y)＞r(x，y)，实际的材料去除量大于仿真计算的材料去除量，镜面面形产生“过抛光”，即残留误差凹凸性与初始面形相反，γ＝γ1； 当γ＜1时，r′(x，y)＜r(x，y)，实际的材料去除量小于仿真计算的材料去除量，镜面面形产生“欠抛光”，即残留误差凹凸性与初始面形相同； 6)解算下次计算机控制抛光迭代加工中材料A的去除函数模型；将求得的去除函数模型的效率系数γ代入式(3)，就可以得到计算机控制抛光在工件A上的去除函数模型； 7)根据预测的材料A的去除函数模型和上次计算机控制抛光中的真实残留误差解算出下次计算机控制抛光的驻留时间；以此循环进行，直到满足加工要求为止。 与现有技术相比，本专利技术的优点就在于 1、本专利技术的计算机控制抛光方法以去除函数预测模型为理论基础，对去除函数模型的效率系数进行辨识，从而可以降低人为因素对加工结果的影响，增加了抛光方法的适应性； 2、本专利技术的计算机控制抛光方法，在对不同种材料间的计算机控制抛光加工中实现去除函数模型的实时预测，从而保证了磁流变抛光加工的收敛确定性； 3、本专利技术的计算机控制抛光方法，计算机控制抛光的优化工艺在对不同种材料间的计算机控制抛光加工中得到了较为准确的去除函数模型，从而保证了磁流变抛光加工的快速收敛，提高了加工效率； 4、计算机控制抛光的优化工艺巧妙的加入了去除函数效率系数辨识环节，实现简单，没有增加工艺的复杂性，扩大了工艺的适用范围，降低了特殊材料加工的工艺难度。 附图说明 图1是本专利技术计算机控制抛光方法的流程示意图； 图2是理论预测材料A的流程示意图； 图3是具体实施例中的初始面形误差分布示意图； 图4是具体实施例中第一次解算的仿真残差分布示意图； 图5是具体实施例中一次加工后面形误差的分布示意图； 图6是具体实施例中最后一次加工的仿真残差分布示意图； 图7是具体实施例中最后一次加工的实际残差分布图。 具体实施例方式 以下将结合具体实施例和说明书附图对本专利技术做进一步详细说明。 如图1所示，本专利技术，其步骤为 (1)通过已知材料B对未知材料A进行首次计算机控制抛光加工； (2)理论预测材料A的去除函数模型； (3)基于步骤(2)中的预测去除函数模型，在接下来的计算机控制抛光加工过程中引入去除函数模型效率系数辨识环节。。 计算机控制抛光加工方法中材料去除的理论基础是Preston方程，当加工工艺参数恒定不变时，光学零件表面的材料去除量可表示为去除函数模型和驻留时间函数沿加工路径的二维卷积过程，即 h(x，y)＝∫α∫βr(x-α，y-β)·d(α，β)dαdβ+e(x，y)(1) 式中h(x，y)为初始面形误差函数，r(x，y)为初始去除函数，d(x，y)为求解的驻留时间函数，e(x，y)为残留误差函数，参数α和β是沿加工路径的二维卷积，∫为积分符号。 结合上述理论，本专利技术的具体步骤为 (1)通过已知材料B对未知材料A进行首次计算机控制抛光加工。 1)获取材料A的初始面形误本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于去除函数预测模型的计算机控制抛光方法，其特征在于步骤为：　（１）通过已知材料Ｂ对未知材料Ａ进行首次计算机控制抛光加工；　（２）理论预测材料Ａ的去除函数模型；　（３）基于步骤（２）中的预测去除函数模型，在接下来的计算机控制抛光加 工过程中引入去除函数模型效率系数辨识环节。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴一帆，李圣怡，彭小强，宋辞，谢超，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：43[]