微圆弧金刚石刀具刀尖圆弧的测量及评价

为实现对微圆弧金刚石刀具刀尖圆弧的评价,提出了一种基于高分辨率扫描电镜图像的评价方法,并对刀尖圆弧轮廓提取、轮廓曲线拟合、圆弧度评价等算法进行了研究.首先,运用Canny边缘检测算子提取刀尖圆弧图像的二维轮廓数据,并用移动最小二乘法对该数据进行拟合,使所提取轮廓光滑化;接着,建立了基于最小二乘准则的刀尖圆弧评价模型,并采用二次序列规划法对模型进行求解;最后,分析了轮廓拟合误差、测量不垂直度误差对刀尖圆弧评价结果的影响,并计算了刀尖圆弧半径及圆弧度不确定度值.实验结果表明所评价微圆弧金刚石刀具的刀尖圆弧半径为30.213μm,圆弧半径不确定度为351 nm,圆弧度为0.114μm,圆弧度不确定度为24 nm.由评价结果可以看出,本文所提出的方法可以实现微圆弧金刚石刀具刀尖圆弧纳米级精度的测量及评价.     

数控机床刀具补偿的应用

数控机床进行数控加工时必须使用刀具,那么就会涉及刀具补偿的问题。下面就不同数控机床的刀具补偿原理、方法及应用进行探讨。     

压电致动快速刀具伺服迟滞非线性的分数阶模型

在复杂曲面或功能结构的超精密车削以及主动误差校正车削中,利用快速刀具伺服(FTS)受到了学术界和工程界的广泛关注.然而,无论采用哪一种驱动方式,FTS皆存在难以模型化的迟滞非线性,从而制约了FTS跟踪性能的提高.本文利用分数阶微积分理论,针对压电致动型FTS的迟滞非线性建立了等效的分数阶动力学模型,得到了压电致动型FTS的传递函数.利用一种改进的差分进化算法进行了模型参数的辨识.通过正弦波及三角波信号激励的实验结果表明,针对压电致动型FTS所提出的分数阶模型建模误差小于4％,具有预期的模型精度.本研究为FTS的迟滞非线性建模提供了一种简单有效的新方法,对于提高FTS运动轨迹的跟踪控制性能具有重要意义.     

微结构光学元件快速伺服刀架加工技术研究

微结构光学元件是一种微小的拓扑元件,通常分为微沟槽列阵、锥形列阵以及微透镜列阵等.这些微结构光学元件能在一些手持装置（例如手机）的平板显示器上得到先进的光学应用.由于产品微型化的需求越来越紧迫,传统的刻蚀方法不再适用于加工高质量的光学微结构产品,为此,提出了一种新型的加工高质量光学微结构元件的技术.该技术以快速伺服刀架加工系统为基础,并结合新开发的刀具轨迹生成器.该刀具路径生成器主要是针对快速伺服刀架加工系统而开发的,它可以根据光学微结构元件的设计直接生成加工所需的刀具轨迹,而不需要进行任何的后续处理.最后,通过加工实例证明了上述加工系统的可行性并得到了符合要求的加工效果.     

刀具参数对加工表面粗糙度影响的研究

通过车削加工试验和数据测量,研究了刀具参数及刀具磨损量对加工表面粗糙度的影响.应用Matlab计算得出刀具参数变化和刀具磨损量对加工表面粗糙度的定量关系,为加工时选用刀具参数及控制刀具磨损量提供理论依据.     

工业建筑预埋件三维快速装配设计方法

当前工业建筑结构预埋件设计主要采用二维CAD软件,效率较低且容易出错。为此提出基于广义参数化模板的三维预埋件快速装配设计方法。该方法建立包含三维参数化形状结构、安装定位方式和二维投影简图等各种信息的预埋件广义参数化模板;通过构建预埋件参数化模板库,采用基于历史的装配设计技术,实现预埋件的快速安装设计。该文方法已经集成到商品化工业建筑结构三维CAD软件InteRDS中,并在实际工程设计中得到应用。     

刀具对中误差对离轴抛物面镜慢刀伺服车削加工的影响

离轴抛物面镜单件高效加工是离轴三反消像散(TMA)结构光学系统的技术难点之一.单点金刚石慢刀伺服车削加工技术可用于离轴非球面加工,加工尺寸范围较大,加工精度较高.此工艺制造的离轴抛物面面型精度可达到亚微米级,粗糙度达到纳米级.因此,可直接用于红外光学应用,若经后续抛光则可用于空间望远镜等更高精度需求的场合.介绍了慢刀伺服车削加工离轴抛物面镜的在轴加工方法,理论推导了刀具对中误差所带来的面形误差的极值分布规律.仿真研究进一步揭示了工件中心区域面形误差的详细分布.实验数据与理论结果和仿真计算结果均吻合.     

专用刀具在高效铣加工技术上的应用

本文着重介绍了两种转包机匣类零件高效铣削加工的工艺改进过程,对高速铣削所采用的刀具和切削参数的优化进行了详细的分析,对高效铣削中所遇到的问题和所采取的对策进行了较为详细的阐述,对数控程序、加工参数、刀具选择等方面进行研究,达到高效加工的目的,提高零件加工的效率和降低加工成本。     

基于自抗扰的快速刀具伺服系统复合控制

快速刀具伺服(fast tool servo, FTS)系统是实现微机械零件加工的关键部件。以压电陶瓷型FTS系统为研究对象,将迟滞状态时滞模型、时变时滞模型以及未建模动态非线性模型引入到FTS系统模型设计中以描述颤振现象,并基于神经网络控制提出具有迟滞时滞补偿功能的复合自抗扰控制方案,以实现FTS系统的颤振控制。其中,线性自抗扰控制将内部不确定性及迟滞时滞非线性和其他干扰视为总扰动并实时估计补偿,自适应BP(back propagation)神经网络用来对扰动估计误差进行逼近。与传统模型求逆方法相比,复合控制方案无需精确的数学模型易于初始设计。与线性自抗扰相比,复合控制方案减少了需要整定的参数数目,在相同带宽下具有更高的跟踪精度。仿真结果表明,所设计的复合控制具有更好的鲁棒性,能够实现压电陶瓷型FTS系统的快速精密跟踪控制。     

面向复杂产品三维设计的模型快速定义技术研究

面对大型复杂机械研发周期长、设计量巨大等问题,采用"Top-Down"设计理念,提出了一种基于几何特征与参数关系的复杂产品三维模型架构定义方法,并通过建立模型快速定义向导和三维标准模型库,实现了复杂产品三维设计的模型快速定义过程.以某大型机械产品为实例,论证了该技术的可行性.     

基于电磁场分析的快速刀具伺服系统的设计(英文)

基于快速刀具伺服(FTS)系统的单点金刚石车削是加工光学自由曲面的重要方法之一.传统的直线刀具伺服系统都具有频率响应低的问题,严重限制了可以加工自由表面的复杂程度.文中介绍了麦克斯韦力驱动的快速刀具伺服系统的设计,电机采用永磁体偏置模型实现线性驱动,根据磁路设计原理推导了电机的运动公式,利用有限元分析(FEA)的方法分析了电机模型在高频信号驱动时的受力曲线、涡流损耗的大小和分布情况.根据分析的结果设计了电机的驱动系统,并进行了开环正弦驱动实验和电极频率响应曲线的测试,最终利用PID算法实现了FTS系统的闭环控制.基于麦克斯韦力驱动的FTS系统的最佳驱动频率应小于40 kHz,系统目前行程可以达到15.75μm,最大的频率响应可以达到100 kHz,系统可以跟踪500 Hz正弦波运动.     

3D打印双点渐进成形支撑模具的可行性

目的为了更快速、简单、有效地完成双点渐进成形加工中支撑模具的加工。方法采用3D打印设备完成支撑模具加工,用加工完成的模具作为支撑,通过板料渐进成形技术对1 mm厚的铝板进行成形,选取8个标本点测量工件的壁厚,并与普通模具完成的零件进行比较,再对3D模具成形的工件进行成形精度分析。结果通过实验数据分析,板料壁厚变化完全符合正弦定律,计算出的理论轮廓与实际轮廓的成形精度偏差绝对值算术平均值基本符合生产要求。结论这种与3D打印技术相结合的双点渐进成形加工工艺完全可行,与普通模具相比节省了模具加工经费,降低了渐进成形加工的时间。     

基于三维建模的机床夹具CAD系统研究

针对机床夹具种类多、无固定设计模型和涉及数据资料多的特点,在我们开发机床夹具数字化手册软件的基础上,提出一种基于三维图库的机床夹具CAD软件的总体结构,并论述实现夹具设计手册数字化、夹具元件三维图库以及夹具三维装配等关键技术与实施方法.最后介绍了三维夹具的设计实例.     

Fast computation for generating CGH of a 3D object by employing connections between layers

An approximate method for generating computer-generated holograms (CGH) of a 3D object with six times faster speed than the conventional algorithm is presented. In the conventional algorithm, a 3D object is sliced into many layers and treated as a collection of self-illuminated point light source. The propagation process of a light ray from every point of an object to all the points on the hologram plane is simulated and interfered with by the reference beam to form a CGH. In our proposed method, under the assumption that the depth of a 3D object is much smaller than the recording distance, we just need to calculate the oblique distance between the first layer and the hologram plane, and then the oblique distances from the other layers to the hologram plane can be obtained from a simple relation, thus the computational time is much reduced. The CGH is optically reconstructed and the quality of the reconstructed image agrees well with that from the conventional algorithm.     

快速响应光阀的制备及在真三维立体显示中的应用

固态体积式真三维立体显示系统主要由数据传输,图像处理模块,高速彩色投影光路模块,显示模块(显示体)以及外围控制电路组成。显示模块由多层液晶光阀组成,光线透过显示体后能量衰减严重,造成显示画面黯淡,模糊,此外,由于光阀响应时间慢,系统刷新频率低,屏幕存在严重的闪烁问题。本文通过在液晶中添加少量聚合物和手性物添加剂制备出快速响应的聚合物稳定胆甾相液晶光阀,其开态透过率达到88%,响应时间小于1ms。将其应用于真三维立体显示系统,显示画面清晰稳定,无闪烁。     

工艺参数对基于3D打印支撑模具板料双点渐进成形性能的影响

目的 提高基于3D打印支撑模具的板料双点渐进成形的成形性能,获得更好的成形参数。方法 选择工具头直径、加工步长、进给速度3个工艺参数为因素,设计单因素实验,加工支撑模具半径为45 mm的球冠,获得成形破裂角度,得到成形性能较好的工艺参数范围,确定成形性能较高的双点渐进成形方案。结果 通过实验数据对比并综合表面质量、加工时间及成形精度等因素考虑,最佳工艺参数工具头直径为 10 mm（实验选择8, 10, 12 mm）,垂直层进给量为0.5 mm（实验选择0.2, 0.5, 1 mm）,加工进给速度为 400 mm/min（实验选择300~500 mm/min）。结论 一定区域内工具头半径越小,垂直层进给量越大,工具头进给速度越大,板料成形性能越好。     

3D Characterization of super-smooth surfaces of diamond turned OFHC copper mirrors

In this study, super-smooth surfaces of oxygen-free high-conductivity copper mirrors obtained by single point diamond turning were characterized with an atomic force microscope from the three-dimensional (3D) point of view. The machining conditions were also studied. A program developed in this study for a unified approach to 3D surface finish assessment proposed by the Commission of European Community was used to obtain the 3D parameters. The feed rate was changed from 0.2 to 2.0 μm per revolution and 0.3-3.0 μm per revolution, respectively, in two experiments. By 3D roughness characterization of these surfaces, the optimal feed rate was found to be 1.4 μm per revolution when cutting depth was 1 μm or 0.9-1.2 μm per revolution at a cutting depth of 2 μm, where an S_q of 2.6 and 2.3 nm could be obtained, respectively. The suggested 3D roughness characterization parameters may include S_q, S_sk, S_ku, S_tr, S_al, S_Δq, and one functional parameter, such as S_bi.