پرداخت لنزهاي كروي با استفاده از ابزار كروي به كمك ماشين كنترل عددي سه محوره

Polishing of spherical lenses using spherical tool on a 3-axis CNC machine

پرداخت به عنوان آخرين و مهم‌ترين مرحله از توليد قطعات اپتيكي بشمار مي رود. روش هاي پرداخت تحت كنترل كامپيوتر معمولاً به منظور پرداخت سطوح پيچيده مورد استفاده قرار مي گيرد كه در آن مقدار براده برداري در هر نقطه از قطعه كار بسته به خطاي سطح در آن نقطه كنترل مي گردد. در روش هاي تماسي پرداخت اغلب از روش كنترل سرعت پيشروي ابزار به منظور رفع ايرادهاي محلي قطعه كار استفاده مي شود كه در آن سرعت پيشروي زياد ابزار منجر به براده برداري كمتر و سرعت پيشروي كمتر منجر به براده براري بيشتر از سطح مي شود. الگوي نرخ براده برداري ابزار از پارامترهاي مهم فرايند پرداخت تحت كنترل كامپيوتر است كه قابل پيش بيني بودن آن منجر به حصول نتايج بهتر مي شود. در اين تحقيق، ابزار جديد كروي ارايه شده كه مي تواند با استفاده از يك ماشين كنترل عددي سه محوره، سطوح كروي را پرداخت كند. نرخ براده برداري ابزار به علت تغيير زاويه درگيري محور ابزار كروي با سطح كروي و در نتيجه تغيير سرعت نسبي ابزار در حين حركت ابزار متغير مي شود. الگوي براده برداري ابزار كه وابسته به زاويه درگيري ابزار و قطعه كار مي باشد، مدل‌سازي شده و سپس با روش جديد ماتريسي فرايند پرداخت شبيه سازي و سرعت هاي خطي ابزار با هدف كاهش خطاي سطح بهينه شد. به منظور بررسي عملكرد ابزار و توانايي روش مدل‌سازي شده در پرداخت سطوح، سطح لنزي كروي به قطر 130 ميلي متر و با صافي سطح اوليه 114/1 ميكرومتر براي PV و با استفاده از يك ماشين كنترل عددي سه محوره پرداخت شد و به صافي سطح 395 نانومتر براي PV رسيد.

Polishing is considered as the last and most important step in the manufacturing of optical components. Computer control polishing (CCP) methods are usually used to polish complex surfaces. In this method, material removal is controlled at each point, depending on error at that point. In contact polishing mechanism, tool feed rate is often controlled to eliminate local errors. It means that the higher the tool feed rate, the lower the material removal would be and vice versa. Tool influence function (TIF), which is defined as the instantaneous material removal under the polishing tool for a given tool motion, is the most important parameter in CCP and its predictability during the polishing process leads to reliable result. In this study, a new spherical tool which can polish complex surfaces by using a 3-axis CNC machine is presented. Because of spherical geometry of both tool and workpiece, tool, material removal rate is variable because of changing the angle between tool axis and surface normal vector which leads to variation of relative speed. Tool influence function which depends on tool engagement’s angle was modeled based on Preston equation. Moreover, the simulation is modeled based on discretization of tool path. To evaluate the methodology, some polishing experimental tests were performed. The experimental results show that a 130 mm spherical convex lens with initial surface roughness of 1.114 micrometer for PV was decreased to 395 nm for PV using the CCP method developed in this study.