于保军，董青青，谷 岩，赵春满

（长春工业大学机电工程学院，吉林 长春 130012）

1 引言

近年来，诸如微阵列透镜，全息透镜，衍射光学元件和梯度折射率透镜等自由曲面已广泛用于各种领域[1]。此外，自由曲面由于具有结构简单，成本低，系统性能高等诸多优点被广泛的应用到光学系统中[2-3]。虽然自由曲面相比于传统的光学曲面具有更多优点和广泛的应用。但其加工却十分困难，这大大限制了它的应用范围[4]。传统的自由曲面加工方法存在一些固有的缺点，如加工周期长，无法定量描述加工过程，难以控制工件质量等。甚至一些特殊的自由曲面无法使用传统的加工方法来生成曲面。目前，自由曲面可以通过快速刀具伺服，微铣削，飞切，光栅铣削和慢速刀具伺服（STS）等技术加工[5-6]。在这些加工技术中，由于慢刀伺服车削技术具有高表面精度和高加工效率的优点，更适用于自由曲面和复杂表面的加工。文献[5]使用STS技术对复合自由曲面进行了加工实验，研究了复合正弦网格表面刀具轨迹的生成原理，建立了加工误差模型。最后，制造了振幅为0.03mm，周期为4的复合正弦网格表面。文献[7]通过STS技术对单晶硅微透镜阵列进行了加工实验，分析了表面误差，材料相变和切削力特性，成功制作了形状误差为300 nm PV和表面粗糙度为6nm Sa的球形微透镜阵列。

提出了适用于自由曲面慢刀伺服车削加工的刀具路径规划方法。通过加工实验对该方法进行了验证，从而使自由曲面高精度高效率的加工成为可能。……