超精密加工及其关键技术的发展

超精密加工是现代制造技术的一个重要组成部分,是众多大型系统实现简化和扩展功能的必要基础。几上来,超精密加工技术在精度和手段上都有了质的飞跃。依据超必机床各子系统的功能特点介绍了超精密加工的共性技术及其最新发展动态,最后阐述了提高超精密加工精度的途径和方法。     

解耦型静电力闭环微陀螺

微陀螺采用双框架双支撑解耦结构实现X-Y方向运动相对独立,驱动模态采用叉指电容结构实现大范围静电驱动,敏感模态方向采用差分电容作为检测接口实现高精度位置测量.X方向设计了独立的位移检测单元,而Y方向配置了静电力反馈单元,实现系统的闭环静电力反馈控制,提高传感器的性能.为分析提高系统输出精度的条件,推导出影响系统检测灵敏度的因素,改进了驱动模态闭环方案,提出了敏感模态无相差静电力反馈方法.     

感应电机的参数辨识

利用感应电机启动和稳态过程的简化模型,设计了一种利用最小二乘法原理的参数辨识方法,并且进行了实验和讨论。     

直线度误差组合分离方法及其误差分析

在分析了精密和超精密加工技术的发展对直线度误差分离技术所提出的新要求的基础上,介绍了为满足这些要求而发展的时域逐次两点法、三点法、精密逐次三点法、广义两点法以及频域方法,从数据融合和信息提取角度解释了方法的发展趋势,并提出了n阶误差分离模型。同时结合对这些方法的误差分析,提出了一种三次数据融合的时域直线度误差组合分离方法。这种方法以两点法为主,结合了广义两点法和时域三点法,使用三点法分离出的摆角补偿两点法的分离结果,使用广义两点法提供各组两点法分离结果之间的相对位置关系。提高了测量精度,对传感器的初始对准没有严格要求,避免了传感器初始对准误差的非线性累积和两点法中的摆角误差,可以满足超精密直线度测量的要求。     

面向产品生命周期的虚拟制造系统结构

从面向产品生命周期的角度出发,将虚拟制造系统（ＶＭＳ）分解为相互联系的３个子系统：设计主导型ＶＭＳ,生产主导型ＶＭＳ和控制主导型ＶＭＳ,本文分析了３者的特点、相互关系及存在的问题。     

半导体激光器与单模光纤自动对准

提出盲目搜索与模式搜索相结合的多自由度搜索算法,完成半导体激光器(LD)与单模光纤(SMF)的自动对准。盲目搜索算法采用优化策略,使算法能够根据粗对准过程中的异常情况进行自适应调整,避免了搜索结果的不确定性,减少了粗对准时间。精密对准阶段的模式搜索法具有多自由度同时搜索的优点,因此对准速度较快,可以克服多自由度交叉耦合的影响,受噪声影响小。实验结果证明,使用模式搜索法进行xyz三自由度对准,对准时间为30~50s,定位成功率大于80%,对准速度和全局收敛性都优于传统的爬山法。     

光学镜面离子束加工的材料去除效率

分析了离子束加工光学镜面的材料去除效率和不I司材料之间的相对去除效率与工艺参数的关系.基于Sigmund 溅射理论.建立了表征去除效率的指标一法向去除速率、体积去除速率和溅射产额与束能、束流以及入射角度之间的关系模型.以石英、微晶和K4玻璃等为样件,实验分析了去除效率与工艺参数的关系,验证了模型的正确性.分析结果表明,材料去除效率随束流线性增大,与束能平方根约呈线性关系;随着入射角度先缓慢增大,约在60～80°达到最大值.然后迅速降为0.不同材料之间的相对去除效率与束流无关;与束能的关系较弱,可以忽略;随角度变化较为明显.     

保偏光纤自动化定轴方法研究

以保偏光纤自动化定轴设备研制为目标,通过理论分析及仿真结果对偏振主轴检测方法(POL)在不同像平面上的光强分布特性进行了研究,提出了基于五点特征的改进POL方法,并建立了POL特征随观测平面位置变化的规律。通过在对轴平台上的实验,验证了本文的仿真结果及改进方法。结果表明该方法比传统采用中心光强检测的POL方法具有更高的精度及分辨率,适合应用于自动化对轴设备。     

研磨加工中光学材料亚表面损伤的表征方法

研磨加工过程中引入的亚表面损伤直接降低了光学零件的强度、长期稳定性、成像质量、镀膜质量和抗激光损伤阂值等重要性能指标,对其进行准确检测和全面表征是提高光学加工质量和加工效率的前提条件之一．为此,利用名义深度、最大深度和损伤密度沿深度分布3个表征参数对亚表面损伤进行全面的表征,并建立了上述参数的理论预测模型;使用磁流变斜面抛光测试技术结合图像处理方法测量了K9玻璃在不同研磨条件下的亚表面损伤,对理论模型进行验证．研究表明：上述3个表征参数能够对研磨亚表面损伤进行全面、定量和准确的描述;建立的理论预测模型实现了亚表面损伤深度的准确预测;研磨亚表面损伤最大深度约为磨粒粒度的1／2,最大深度与名义深度的比值为1．21±0．05;亚表面损伤密度沿深度呈指数递减分布,并在距离表面约为名义深度的1／2时,下降趋势变缓．     

超精密加工机床新进展

介绍了超精密加工技术的特点及应用背景、当前超精密加工机床发展现状、国际著名的产品及研究中心。着重介绍了目前机床结构和部件、传动系统、检测环节、数控系统和环境控制等领域的最新研究水平和成果。从超精密加工技术推广应用的角度阐述了其精度目标和其模块化、廉价化发展趋势。