[发明专利]一种光学零件加工与检测一体化制造装置及制造方法

权利要求书

1.一种光学零件加工与检测一体化制造装置，其特征在于，它包括工件主轴(1)、刀具主轴(2)、刀具(3)、剪切干涉仪(4)、测量信息处理系统(5)和数控系统(6)，其中工件主轴(1)、刀具主轴(2)和剪切干涉仪(4)安装在加工机床7的工作台面上，工件主轴(1)上安装工件(8)，刀具主轴(2)通过摆臂及刀架安装刀具(3)，数控系统(6)驱动刀具主轴(2)旋转，同时驱动刀具主轴(2)摆动并带动刀具(3)对工件(8)进行加工，

剪切干涉仪(4)发出的检测光束的光轴与工件主轴(1)的中心线在同一直线上，剪切干涉仪(4)发出检测光束至工件(8)，剪切干涉仪(4)采集检测光束返回的图像信息，并发送给测量信息处理系统(5)，测量信息处理系统(5)根据所述图像信息获取工件(8)表面的面形误差信息，并将所述面形误差信息发送给数控系统(6)，数控系统(6)根据所述面形误差信息对工件(8)进行补偿加工。

2.根据权利要求1所述的一种光学零件加工与检测一体化制造装置，其特征在于，刀具(3)选用圆弧刃金刚石刀具，刀具(3)的刀尖圆弧半径为3mm～7mm。

3.根据权利要求2所述的一种光学零件加工与检测一体化制造装置，其特征在于，刀具(3)的刀尖圆弧半径为5mm。

4.基于权利要求1所述的一种光学零件加工与检测一体化制造装置的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、进行预加工；然后，刀具主轴(2)带动摆臂及刀具(3)旋转90°，让出检测光路；

步骤二、剪切干涉仪(4)发出检测光束至工件(8)，剪切干涉仪(4)采集检测光束返回的图像信息，并发送给测量信息处理系统(5)，测量信息处理系统(5)根据所述图像信息获取工件(8)表面的面形误差信息；

步骤三、判断所述面形误差信息是否满足程序设定的精度要求，

判断结果为否，执行步骤四；判断结果为是，退出程序，完成工件(8)的加工；

步骤四、测量信息处理系统(5)将所述面形误差信息发送给数控系统(6)，数控系统(6)根据所述面形误差信息对工件(8)进行补偿加工；然后返回执行步骤二。

5.根据权利要求4所述的一种光学零件加工与检测一体化制造方法，其特征在于，步骤一的预加工过程为：

步骤11、将工件(8)安装在工件主轴(1)上，并根据工件(8)的待加工形状制定加工程序给数控系统(6)；

步骤12、根据工件(8)的曲率半径计算刀具(3)摆轴水平摆角，对加工机床7进行加工前的预调整；

步骤13、粗加工，刀具(3)选用普通材质刀具进行粗加工；

步骤14、精加工，在工件(8)被加工出非球曲面的最接近比较球面之后，将刀具(3)改成圆弧刃金刚石刀具，并进行精确对刀；再对工件(8)进行精加工，完成对工件(8)的预加工。

6.根据权利要求5所述的一种光学零件加工与检测一体化制造方法，其特征在于，步骤14中所述的精确对刀采用试切法进行，具体过程为：在一个口径5mm的圆台面上进行反复的加工实验，并在每次加工后检测工件中心残留材料的形状和尺寸，根据结果对加工机床7进行调整，直至满足对刀误差为小于0.02mm的精度要求。

7.根据权利要求4所述的一种光学零件加工与检测一体化制造方法，其特征在于，步骤三所述的程序设定的精度要求为：当要求加工面形精度PV值小于λ时，工件的Z向对刀误差小于0.082mm，两轴俯仰角度误差小于4.84″，摆轴中心摆动中心Z向定位误差小于0.014mm。