專(zhuān)利名稱(chēng)：銑磨加工前離軸非球面反射鏡鏡面cad模型的建立方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空間相機(jī)離軸非球面反射鏡鏡面CAD模型的建立方法，是高精度多軸銑削、磨削及慢刀伺服車(chē)削加工離軸非球面反射鏡的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)工作，屬于光學(xué)加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
環(huán)繞地球軌道運(yùn)行的空間相機(jī)擔(dān)負(fù)著對(duì)地偵察、深空探測(cè)和保衛(wèi)國(guó)家安全的重任。早期的空間相機(jī)采用了同軸反射鏡系統(tǒng)成像，例如著名的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡就采用該設(shè)計(jì)。為了提高相機(jī)分辨率并同時(shí)獲得大的視場(chǎng)，近年來(lái)建造的空間相機(jī)多采用離軸三反系統(tǒng)(TMA, Three-Mirror-Anastigmat)。離軸三反系統(tǒng)的核心元件是三片離軸非球面反射鏡。
加工離軸非球面反射鏡要經(jīng)歷四個(gè)主要的工藝過(guò)程毛坯制備、銑磨加工、精密研磨、精密拋光。本發(fā)明針對(duì)銑磨加工而提出。在銑磨加工階段，通常是首先計(jì)算出離軸非球面的最接近球面半徑，然后按照最接近球面進(jìn)行加工。銑磨完成后，需要依靠長(zhǎng)期的精密研磨工藝不斷修正最接近球面與理論離軸非球面的誤差量。這種方法雖然可行，但當(dāng)鏡面的非球面度較大時(shí)，最接近球面與設(shè)計(jì)鏡面的偏差量很大，一般在數(shù)百個(gè)微米、甚至到毫米量級(jí)(PV值)。因此必須通過(guò)很長(zhǎng)的研磨周期才能修正如此大的面形偏差量。
如果要求按照非球面方程銑磨離軸非球面反射鏡，必須依靠CAD、CAM技術(shù)。首先需要做的工作就是在CAD軟件中建立離軸非球面模型。一旦建立起了 CAD模型，就可以利用CAM技術(shù)生成加工代碼，并使用多軸機(jī)床按照離軸非球面CAD模型進(jìn)行加工。加工精度主要取決于使用的機(jī)床、刀具、CAD模型精度和操作者的技術(shù)水平，一般能達(dá)到幾十微米或者幾微米的面形精度(PV值)。與加工最接近球面的傳統(tǒng)方法相比，后續(xù)精密研磨的去除量會(huì)大幅度降低，因此可顯著的縮短空間相機(jī)離軸非球面反射鏡的制造周期。
UG NX軟件是商業(yè)化CAD軟件的杰出代表。基于該軟件，可以通過(guò)輸入曲線方程， 直接建立曲線模型。但不能輸入曲面方程并生成曲面模型。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法精確建立離軸非球面反射鏡鏡面CAD模型的問(wèn)題， 提供一種高精度的銑磨加工前離軸非球面反射鏡鏡面CAD模型的建模方法，該方法是銑磨加工空間相機(jī)用離軸非球面反射鏡必需的基礎(chǔ)工作。
銑磨加工前離軸非球面反射鏡鏡面CAD模型的建立方法，包括以下步驟
步驟一、推導(dǎo)離軸非球面母鏡的母線方程
設(shè)光軸為z軸，以非球面母鏡頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，則非球面方程可表述為
權(quán)利要求
1.銑磨加工前離軸非球面反射鏡鏡面CAD模型的建立方法，其特征是，包括以下步驟 步驟一、推導(dǎo)離軸非球面母鏡的母線方程 設(shè)光軸為z軸，以非球面母鏡頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，則非球面方程可表述為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銑磨加工前離軸非球面反射鏡鏡面CAD模型的建立方法，其特征在于，還包括檢驗(yàn)?zāi)Ｐ途鹊牟襟E，在離軸非球面反射鏡的輪廓曲線內(nèi)任選一組坐標(biāo)值(\，I)，建立平行于光軸方向的直線段，并與離軸非球面鏡面相交，可求得交點(diǎn)的坐標(biāo)值Zp根據(jù)理論計(jì)算公式求出理論坐標(biāo)值z(mì)t，兩者的差值=Czr - zt)為建模誤差，該誤差無(wú)限接近于零時(shí)，獲得高精度離軸非球面反射鏡鏡面CAD模型。
全文摘要
銑磨加工前離軸非球面反射鏡鏡面CAD模型的建立方法，屬于光學(xué)加工技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法精確建立離軸非球面反射鏡鏡面CAD模型的問(wèn)題，步驟一、推導(dǎo)離軸非球面母鏡的母線方程；步驟二、建立母線模型；步驟三、建立母鏡模型；步驟四、截取離軸非球面反射鏡鏡面CAD模型；步驟五、檢驗(yàn)?zāi)Ｐ途龋徊襟E六、根據(jù)獲得的高精度離軸非球面反射鏡鏡面CAD模型，利用CAM技術(shù)生成加工代碼，并輸入到多軸機(jī)床對(duì)離軸非球面反射鏡鏡面進(jìn)行銑磨加工，本發(fā)明通過(guò)解析表達(dá)式建立離軸非球面反射鏡鏡面CAD模型，就可以生成高質(zhì)量的數(shù)控加工代碼，用于離軸非球面反射鏡鏡面的銑磨加工。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103034767SQ20121056286
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者張志宇, 鄭立功 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所