小型非球面数控抛光的计算机控制技术分析
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摘要：随着经济的快速发展和科技的进步，计算机技术已经广泛应用于社会生产的各个行业，利用计算机控制抛光的方法对小型非球面进行数控抛光控制，通过计算模拟结果，得出研制的小型非球面光学元件有良好的精度，计算机控制技术能有效的提高小型非球面光学元件的生产效率，对企业生产有十分重要的意义。
关键词：小型非球面；数控抛光；计算机控制技术
随着经济的快速发展和科技的进步，光学元件在社会生产和建设中发挥着越来越重要的作用，利用计算机抛光控制技术对小型非球面数控抛光进行控制，生产出的小型非球面光学元件表面粗糙度很低，面形精度高，并且重复精度良好，计算机抛光控制技术能有效的提高小型非球面光学元件的生产效率，这企业生产中发挥着很高的作用。
1. 计算机控制抛光技术
小型非球面光学元件是光电传感器件的主要组成部分，对光电传感器的生产有十分重要的作用，一直以来，小型非球面的抛光是影响红外热成像光学技术发展的因素，传统的手工修带抛光技术生产周期比较长、生产效率低、重复精度很差，小型非球面光学元件批量成产效率低，严重的影响了企业的发展。计算机控制抛光技术可以将计算机的记忆性强、执行能力高等优点良好的发挥出来，计算机控制抛光技术是以定量的检测结果作为加工指导，极大的提高了小型非球面光学元件的重复精度和生产效率。
2. 计算机控制抛光的理论和方法
2.1 计算机控制非球面加工技术的理论
计算机控制非球面加工技术是利用计算机控制一个小于元件直径四分之一的小磨头，对小型非球面光学元件进行打磨、抛光，计算机控制抛光技术主要是控制磨头在光学元件表面的打磨、抛光时间和磨头与光学元件的压力，从而确定材料的去除量。用公式表示为：ΔZ（x，y）=kP（x，y）V（x，y），ΔZ（x，y）代表磨头和光学元件接触的某一点材料在单位时间内的去除量；k为光学元件在生成过程中的温度比例常数；P（x，y）代表磨头和光学元件接触的某一点的相对压力；V（x，y）代表磨头在光学元件某一点的移动速度；x、y代表磨头与光学元件接触点的坐标。
2.2 材料去除量的计算机模拟
当磨头在光学元件表面转动时，绕被加工工件的对称轴会产生一个摆动运动，从而保磨头用合适的压力和接触面积对光学元件进行加工，在加工过程中，抛光磨头的旋转轴、磨头始终和光学元件接触面中心点的切线保持垂直，光学元件随着加工台按一定的速度进行移动。当磨头工作函数中心与光学元件中心的距离大于磨头工作半径时，磨头和光学元件在同一周期内的接触区域为环带，当磨头工作函数中心与光学元件中心的距离小于磨头工作半径时，磨头和光学元件在同一周期内的接触区域为园带，此时磨头工作函数中心到光学元件中心的距离与磨头工作半径的和值为磨头的覆盖区域。
在加工过程中如果压力和其他加工工艺保持不变，则材料的去除量只受磨头在光学元件上移动速度的影响，所以只需要求得磨头在光学元件上的移动速度，就可以得出材料的去除量。根据公式， 可以计算出材料的去除量。其中R（r）表示磨头工作函数，r表示接触点到光学元件中心的距离，v表示磨头在光学元件的移动速度， 表示在加工中磨头对材料去除作用的角度， 表示磨头工作函数中心与光学元件中心的距离， 表示磨头旋转半径。当光学元件的旋转角度同磨头的旋转角度比为定值1/5， ＞ 时，磨头和光学元件在同一周期内的接触区域为环带，磨头的工作函数会随着 和 比的变化而变化；当光学元件的旋转角度同磨头的旋转角度比为定值1/5， ＜ 时，磨头和光学元件在同一周期内的接触区域为园带，此时磨头的工作函数会随着 的变化而变化。在实际生产中，由于存在一定的误差，因此要根据最接近磨头工作函数的曲线进行材料的去除量计算。
2.3 光学元件整个工作面去除量函数的计算模拟
通过对磨头工作函数进行优化，将磨头的驻留函数做成卷积，就可以得到光学元件整个工作面的去除量函数。当磨头工作函数在光学元件上的运行轨迹为螺旋线时，如果螺距比磨头工作函数的直径小，而光学元件的旋转速度大于磨头径向移动速度，磨头和光学元件的接触点在圆形磨头工作函数区域内的接触时间很短，因此可以近似的认为光学元件的中心和磨头工作中心相对称。去除量函数曲线容易受磨头工作函数中心与光学元件中心偏移度的影响，当磨头工作函数中心与光学元件中心偏移度大于磨头工作函数时，接触点在磨头工作函数区域内的运行轨迹为圆形，当磨头工作函数中心与光学元件中心偏移度小于磨头工作函数时，接触点在磨头工作函数区域内的运行轨迹为椭圆形，通过分析光学元件整个工作面的去除量函数曲线，可以发现元件的中间和边缘部分的去除量不够，因此，可以采用调整磨头驻留时间来进行补偿。
在实际生产中，小型非球面数控抛光是一个十分复杂的过程，数控抛光的影响因素很多，如抛光摸的运行方式、抛光元件的材料、光学元件的材料、几何尺寸、结构构造、磨头与光学元件的接触面积、压力的大小、抛光环境的温度、抛光材料的浓度等都会对抛光造成影响，因此，在实际生产过程中，要根据实际抛光的参数制作合理的材料去除量分布曲线，从而确定出光学元件的抛光材料去除量。
3. 结果
根据计算机控制抛光理论，对小型非球面数控抛光进行计算机模拟计算，得出的计算机模拟结果和理论计算结果很接近，并且抛光非球面元件的表面粗糙度很低，面形精度良好，重复精度高，计算机控制抛光技术能适用于小型非球面元件的批量生产，因此，利用计算机控制抛光技术能有效提高小型非球面光学元件的生产效率，促进企业的发展和建设。
4.参考文献
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