非球面模具超精密补偿加工技术

为了实现非球面模具的超精密数控加工,研究了加工轨迹算法原理及整个软件系统的结构与实现.提出了基于表面粗糙度均匀化的工件进给速度控制法,分析了工具磨损误差和工件形状误差,重点提出了误差补偿方法,同时也讨论了采用砂轮平行磨削法时避免加工干涉的方法.软件能生成高精度的加工与补偿加工数控程序文件.最后,在一台镜面磨床上实验加工直径为6 mm的碳化钨透镜模具,经过多次补偿加工后,获得了谷峰值为0.123μm,误差均方根为0.021μm的表面形状精度.     

基于轴对称非球面元件的加工模型研究

轴对称非球面元件具有优良的光学性能,在现代光学系统中的应用占有越来越大的比例,对其加工质量和加工精度的高要求给光学元器件的制造业带来更大的挑战。针对轴对称非球面的精密磨削加工系统中的金刚石砂轮加工要求,提出了合理的原理方案,给出了合适的加工模型,为平面砂轮加工非球面元件提供了可行的技术方案。     

大型非球面主镜能动磨盘加工模型

大型非球面主镜能动磨盘加工（CCAL）是有别于传统加工和数控加工（CCOS）的新型加工工艺。通过对能动磨盘结构的研究,建立了工件的能动磨盘磨削模型,分析了加工中的边缘效应,并采用压强补偿的方法对磨削模型进行了优化。在Φ1300mm（F／2）非球面主镜能动磨盘加工实验中,以该优化的模型仿真的主镜加工面形与经Hartmann-Shack传感仪检测的实际面形基本吻合。     

基于部分补偿干涉的非球面顶点曲率半径加工误差测量

测量非球面顶点曲率半径加工误差对预估成像系统质量和计算机辅助装校有重要意义。传统的部分补偿干涉系统只能测量非球面面形误差,即被测非球面与标称非球面之间的不规则偏差。通过分析系统剩余波前特定像差项随被测面位置的变化关系,基于部分补偿干涉原理,提出了一种非球面顶点曲率半径加工误差测量方法,测得非球面顶点曲率半径加工误差。仿真实验结果表明,所提出的误差测量方法具有可行性,其原理相对测量精度不低于0.003%。     

弯曲成形法非球面研磨中磨具等距线误差分析

弯曲成形法研磨非球面零件中,磨具的等距线误差是影响弯曲成形精度的关键因素,直接影响加工工件的精度。用三点法求出理论曲线的最小平移距离,再用两点距离法建立磨具加工面上各点误差的数学模型,该模型适合各类二次曲线磨具等距线误差的计算。应用误差模型对一个椭圆磨具的等距线误差进行了计算,结果表明,磨具等距线误差变化范围为0~0.7μm,成形精度能满足大多数工件的面形精度要求,且磨具两端的误差较大,最大误差为0.62414μm;同时,磨具弯曲成形的曲线陡度越大等距线误差越大。这种方法加工小陡度的零件更具有优越性。     

切线法数控成形非球面机床的定位误差补偿研究

针对自主研发的切线法数控成形非球面机床，提出一种基于改进型PID控制算法结合开发型UMAC软件定位误差补偿方法，给出了具体实现步骤。通过建立改进型PID控制模型和开发型UMAC误差修正表对切线法数控成形非球面机床进行定位误差补偿，实际应用和实验验证表明，该方法可以有效地解决数控机床的定位误差问题。     

试谈机床精度对机床加工精度的影响

影响机床加工精度的因素很多,如机床热变形,机床刚度,耐磨性等,我们仅在这里从机床精度对机床加工精度影响方面来研究提高机床加工精度的措施,其基本思想为：不影响、少影响、用补偿方法来消除,例如：为了加工出高圆度的工件在外圆磨床上,使死顶尖加工外圆,以使主轴回转误差不反映到工件上。再如：在精密螺纹磨床上,为提高工件螺纹的螺距误差,在机床传动链内增加误差补偿环节,以提高了工件的螺距精度。     

加工中心的几何误差和热误差综合补偿模型

本将剂次坐标变换理论结合刀具与工件联结链矢量概念建立了加工中心误差运动综合偿模型。此模型不但包了三轴加工中心的几何误差而且还饮食了热误差的共计35个误差元素,使用此模型的补偿加工大幅度地提高了加工中心的加工精度。该方法可对多轴设备和机器人的非网体误差运动进行描述。     

超精密车削金刚石刀具刃口误差的高精度补偿

超精密车削中的金刚石刀具刃口误差的补偿问题一直是制约高精度非球面车削直接成形的瓶颈技术,尤其对于大相对口径,深度非球面的车削,金刚石刀具刃口误差对最终的面形的影响非常大.传统补偿方法是根据轮廓仪的测量结果对刀具刃口误差进行修正,但是该方法存在测量时间长,高频误差大,加工效率低的缺点,本文最先提出利用车削表面面形误差拟合...     

非球面非零位横向剪切干涉检测与波前重建

本文分析了非球面非零位检测中3种典型的非球面度及其变化率、调整误差、回程误差以及干涉仪系统误差,提出了非球面度变化率是影响检测误差的主要因素,并给出了非球面非零位检测面形加工误差的确定方法.对基于Zernike多项式拟合的最小二乘法和系数转换法进行了对比研究,分析了剪切量和多项式拟合阶数对波前重建精度的影响,并给出了数值模拟结果.为了验证以上方法的可行性及检测精度,针对一单点金刚石车削的抛物面反射镜,利用顶点球作为测试波前进行非零位横向剪切干涉检测,并用最小二乘法进行波前重建.实验结果表明,在非球面度变化率最大的反射镜边缘处面形误差最大,达到0.203μm,研究结果为横向剪切干涉仪用于非球面加工过程中在位检测提供了技术支撑.     

Cam Profile Grinding CNC System Based on Open Architecture

This paper studies some key technologies of CNC system for cam grinding. The mathematical motion model for cam grinding is established according to the harmony of re-ciprocating motion of the grinding wheel and the rotating motion of the workpiece. The method of using the linear servomotor to accomplish the grinding wheel tracking is devel-oped and the dynamic model of the system is analyzed. Then the cross-coupled biaxial error compensation model is proposed. Finally,the hardware and software of the control system are designed based on open architecture. Some algorithms, such as spline fitting and inter-polation for cam contour, velocity control and feed control,are presented to improve grinding precision.     

Study on Electro Discharge Diamond Wheel Grinding (EDGM) of Ceramic Materials

This paper focuses on studying the principal of machining of ceramic materials using diamond wheel grinding and electro-discharge machining (EDM) and hence a new machining method, diamond wheel grinding with electro-discharge machining (EDGM) was proposed. This combined machining technology merges the respective advantages from diamond wheel grinding and electro-discharge machining. It can, therefore, increase the efficiency and the quality of ceramics machining. Experimental results showed that the machining efficiency of the combined machining technique is two to three times of diamond wheel grinding with the same quality surface finish.     

应用于磨床砂轮磨钝及故障检测的神经网络研究

磨床在磨削过程中砂轮会逐渐变钝。当它变钝后,需要进行修快。针对砂轮变钝时间的不定性,利用神经网络进行砂轮监控,以便于充分把握修快时机,达到及时、经济的修快。同时对砂轮意外碰撞、破碎进行监控。     

降低磨削波纹度的研究

本文建立了一种新的由砂轮不平衡量引起工件及砂轮主轴系统振动的力学模型。在对磨削表面波纹度产生机理的理论分析基础上,采用砂轮在线液体平衡技术,就砂轮不平衡量U对唐削波纹度W_z的影响规律做了定量研究,得出在线实时平衡砂轮是提高磨削质量、降低磨削波纹度的重要途径。     

旋转超声内圆磨削砂轮变幅器的设计与试验研究

砂轮变幅器是旋转超声内圆磨削谐振系统的关键部件,其设计质量直接影响超声磨削的工艺效果。但目前内圆磨削砂轮变幅器缺乏较为完善的理论分析模型。为提高砂轮变幅器理论分析模型的通用性,基于非谐振设计理论建立了纵向谐振砂轮变幅器的理论分析模型,并利用砂轮变幅器各振动单元间的力、位移连续条件与边界条件推导了其频率方程。然后,针对频率方程进行编程求解,并通过ANSYS有限元仿真分析进行验证。最后,加工制作了纵向谐振砂轮变幅器,并开展阻抗特性分析试验、超声谐振试验和振动位移测量试验,分析了其谐振特性。试验结果表明,所研制的砂轮变幅器的谐振试验频率与理论设计频率一致,其输出端振动位移的试验值与仿真值的相对误差为7.83%,符合旋转超声内圆磨削的要求,验证了理论分析模型求解的正确性。研究结果为旋转超声内圆磨削砂轮变幅器的设计提供了便捷且有效的方法。     

A radius compensation method of barrel tool based on macro variables in five-axis flank machining of sculptured surfaces

Barrel tool radius compensation is very important to improve the five-axis CNC machining precision and efficiency of sculptured surfaces. By combining macro variables and math function of CNC controller, a radius compensation method of barrel tool based on macro variables in five-axis flank machining of sculptured surfaces was presented. The basic principle of barrel tool radius compensation in five-axis flank machining was firstly investigated. For a specific five-axis CNC machine tool with dual rotary tables, a relationship equation between compensated cutter location (CL) data and machine control (MC) data could be derived. A post-processor with the function of five-axis barrel tool radius compensation was then developed by using the C++ language, which could generate the NC programme with macro variables of barrel tool radius compensation. Finally, the NC programme was obtained automatically by the developed post-processor for the aero-engine blade surface machining. The machining process was simulated on the software VERICUT, and machining experiments were also conducted on the five-axis machine tool. Both the simulation and experimental results showed that the proposed method could perform the function of barrel tool radius compensation in the NC programme for five-axis flank machining.     

成形磨砂轮圆弧廓形关键参数在位检测方法及试验研究

针对成形磨砂轮精密磨削加工中准确高效地检测砂轮形状精度的需求,提出砂轮廓形参数在位检测新方法。首先采用线状激光位移传感器采集砂轮表面微观形貌数据,构建测量矩阵模型,再通过滤波去噪、宏观轮廓线提取、非线性曲线拟合等算法分析处理出砂轮廓形曲率半径和圆度误差检测指标。通过磨削验证试验分析和检测不确定度评定,证明该方法稳定可靠,检测结果可以准确反映工件加工精度,满足复杂圆弧廓形砂轮检测需求,具有较好的工程应用价值。