金刚石飞切二维转鼓加工精密转台定位精度分析

一维转鼓的超精密飞切工艺（SPDT）已为国内多家单位掌握,而高精度二维转鼓的SPDT飞切工艺仍待突破,其加工质量有待提高。作为扫描器件中的关键部件,二维转鼓的批量生产直接决定热像仪的应用和普及。超精密飞切二维转鼓加工中,由于转鼓形状复杂且精度要求高,故其定位设备——精密转台的定位精度起着非常重要的作用。在保证加工效率的前提下,为了提高加工质量,本文对所用的精密转台进行定位精度分析,建立了转台的坐标转换模型,通过仿真计算得到了精密转台的回转精度,从误差分配的角度进行了精度定位。     

精密分度装置

精密机构中分齿板的等分数一般为2、3、4……28,其中7、11、13、14……28等分的分齿板,由于每等分的度数不是整数,给加工和测量带来了一定的困难。现我们利用精密多齿盘(下称度盘)和千分尺量棒组成一个粘密分度装置进行加工和测量,取得了满意的效果。实践证明,该装置结构简单,精度高,有一定的实用价值。结构精密分度装置结构如附图所示,所用的度盘17为360等分,等分间隔为1°,等分累积误差为4.6′。千分尺量棒量程为0～25mm,刻度值为0.01mm,可分辨精度为0.003mm。定位块9、钢球10、度盘17的底座和转轴3组成     

精密分度装置

为满足重切削 ,改善分度能力 ,Ｆｏｒｃｅ控制工业公司推出了一种控制装置。该装置的设计采用了通过油路切断方式 ,把离合器和制动器与闭环定位控制系统连接起来的方法。利用该精密分度装置能够获得与伺服系统同样的精度 ,定位时间仅用 10 0ｍｓ,循环速度可达到± 6 0 0次 /ｍｉｎ ,扭矩可达到 994Ｎ·ｍ。但与伺服系统相比较 ,成本更低 ,结构更简单。该控制装置由于配置接触模块 ,可显示 16种文字 ,且 2段显示。根据设定条件 ,向离合器传送必要的脉冲 ,通过制动器可停止在所设定的位置上。另外 ,配置 4个限位开关 ,用于向其他机械机构输出…     

超精密装置二维F-PID振动控制系统设计

在模拟啄木鸟头部独特生物构造和隔振机理的基础上，采用主动隔振和被动隔振相结合的技术建立了超精密装置隔振系统结构及动力学模型。结合超精密装置隔振系统的结构特点和性能要求，提出了带有两个修正因子的闭环二维F—PID主动控制系统，即根据输入位移和速度的信号偏差大小分别采用不同的修正因子，并采用Matlab软件进行了仿真分析。仿真分析结果表明，该振动控制系统在0—100Hz频率范围内具有良好的减振效果，可用于超精密测量、制造设备的隔振。     

超精密平面飞切机床关键技术研究

研制了一种用于KDP晶体加工的平面飞切机床,该机床直线轴基于直线电动机驱动、液体静压导轨支承;刀具旋转轴采用高刚度气浮主轴+高刚度主轴旋转机构。基于高精度分辨率位置反馈+线性驱动器+PID控制算法,直线轴获得了1 mm/min速度下,0.018 mm/min的低速波动以及±0.01μm的位置精度;刀具微进给装置采用差动螺纹进给来实现,最终获得了进给分辨率1μm、锁紧后位置移动量小于1μm高精度进给。在优化工艺参数后,金刚石飞切机床加工100 mm×100 mm×10mm的KDP晶体后获得表面粗糙度Rq优于2 nm高精度指标;加工400 mm×400 mm×30 mm的铝镜后获得面形PV值优于3μm的高精度指标。     

二维气动伺服定位系统的研制

文章系统地介绍了用控制器SPC 100控制一维气动伺服定位系统的组成和工作原理，在此基础上，重点介绍二维气动伺服定位系统的研制过程。     

超精密钢球分度定位

钢球分度定位工作台的问世,使圆周分度精度大为提高。从研制初期的±5秒到进入生产阶段为1秒,而目前已达到±0.5秒,不久可指望达到±0.1秒。 本文主要介绍一下钢球分度定位的原理结构及其实施举例。 结构原理 钢球分度的分度盘与齿盘一样也是一种分度定位部件。所不同的只是齿盘是用许多个经过对研的齿进行分度定位,而钢球分度盘则是采用球轴承用的高精密钢球作为分度定位元件。图1所示为钢球分度的分度金外观。将数量相等的精密钢球呈王冠状配置在分度盘的上、下两片的圆周上、固牢且保持足够的刚性。这样将它们对合在一起,两圈钢球峰谷相…     

锗单晶二维六面扫描转鼓的数控精密成形

锗单晶二维六面扫描转鼓是Ⅰ类通用组件热像仪(CTICM-I)的核心元件之一。单点金刚石切削技术(SPDT)成功解决了其批量生产难题,但其成形工艺为手工操作,加工精度低,外形尺寸一致性差,必须留有足够的加工余量才能保证SPDT的加工要求。本文介绍了一种将国产普通立式加工中心应用于该零件的精密成形方法,完工后的转鼓毛坯表面质量满足要求,其精度和外形尺寸一致性得到显著提高,成倍减小了SPDT的加工余量,进而提高转鼓的整体生产效率。     

精密任意分度定位装置

在机械加工过程中,夹具和辅具的定位精度及其可靠性,直接影响零件的加工质量。本文介绍的装置可用于单手操作的精密定位任意分度。一、结构及分度原理该装置的分度是由齿盘与卡销的相对运动实现的,其分度精度主要由齿盘本身齿与齿之间分度制造精度保证的(结构见图1)。     

流体二维超光滑精密抛光加工装备研制探讨

本文介绍了当前超光滑表面的加工工艺,结合“流体二维振动的物理-化学复合原子级表面加工”理论,研发了一种流体二维超光滑精密抛光加工装备。试验表明该装备是切实可行的。     

锗晶体二维转鼓单点金刚石飞切工艺的研究

一维扫描转鼓的单点金刚石飞切工艺（SPDT）已为国内多家单位掌握,而高精度二维转鼓的SPDT飞切工艺仍待突破。作为扫描器中的核心元件,锗晶体二维转鼓的批量加工直接决定Ⅰ类组件化热像仪的应用和普及,采用传统的光学冷加工工艺生产此转鼓,效率极低,无法满足市场需要。经过大量工艺试验,我们独创了特殊的粘接工艺、转鼓姿态在线检测和校正等技术,解决了加工二维转鼓的工艺难题,成为国内唯一批量生产此元件的单位,生产效率比原来提高6倍以上。     

精密二维扫描工作台的研制

简要介绍柔性铰链的概念及其在精密机械中的应用,对最近研制的高精度、宽范围、单层精密二维扫描工作台作了较完整的介绍。     

超精密径向调刀飞刀盘研制及弧形微结构的飞切实验

采用超精密飞切技术实现的脆性光学晶体材料表面的微结构功能具有重要应用。针对超精密车削机床缺乏竖直Y轴的问题,开发了一种铝制径向调刀飞刀盘,从而可以保证飞切槽形时对槽深的控制。采用差动螺旋进给机构在传统飞刀盘盘面径向设计了金刚石刀具的微调进给装置,并设计了动平衡的粗、精调功能。通过对单晶锗片表面的超精密飞切弧形槽微结构阵列的加工实验表明,该飞刀盘既可以有效相对工件表面进行对刀,也可以精确控制落刀深度;通过合理确定落刀深度,可以实现脆性晶体材料单晶锗表面弧形槽微结构的塑性区超精密飞切加工。     

超精密飞切加工表面微波纹分析研究

超精密飞切加工技术被广泛应用于大口径软脆性平面光学元件的加工,并获得了优质的最终表面,但是加工后检测发现其最终表面微观形貌存在沿切削方向的波纹,这些微波纹对于元件的光学性能有不利影响。通过对机床主轴系统进行仿真分析,发现与条纹频率接近的模态,进而改变飞切机床主轴的结构,研究了刀盘结构对飞切加工表面微波纹的影响。并采用小波分解对表面特征进行提取验证。结果表明:主轴结构对表面微波纹的产生有重要影响,改变主轴结构后加工表面微波纹的形成受到大幅抑制,平面光学元件的微观表面质量得到提高。     

半自动精密分度拉削装置

对于技术要求极高的端齿或沿周围均布的矩形槽、三角形槽或轮盘榫槽的加工,往往采用先粗铣、精铣,后精磨或研磨的加工方法。但加工后零件很难达到技术要求,且效率很低,不能适应生产需要。我们根据现有设备条件,设计制造了图1所示的机械式半自动精密分度拉削装置,使用成形拉刀在XS30X66A立式拉床(英国产)上成功地实现了半自动拉削,获得了令人满意的效果。     

二维超精密工作台自标定算法

基于刚性运动学理论建立了二维超精密工作台运动测量模型,并在此基础上使用辅助测量装置的三个测量位姿和二维傅里叶变换提出了二维超精密工作台自标定算法;通过应用实例验证了该算法的可行性和有效性。     

磨花键样板的精密分度装置

花键样板的技术条件,要求等分误差在0.04公厘以内。我厂过去在加工花键样板时,是由钳工锉成。这样质量往往达不到要求。同时,效率也非常低。在技术革新运动中,我厂工具车间技术员李经伦、钳工王绩创造了一种磨花键样板的精密分度装置,用它可以磨出等分误差在0.02公厘以内的花键样板。同时,也提高了工作效率。 其装置结构如图:1是底座,用来固定在磨床床面子上。上盖2用螺钉3与底座相连。环4用以抱住针状滚柱11,并由螺钉5及螺帽6来锁紧。背帽7用来夹紧工作。为了防止磨屑和灰尘进入滚珠轴承内故在主轴12上装一个防尘盖8。为了使主轴能轻松回转…     

精密多齿分度盘的研制

介绍了精密多齿分度装置的组成、结构及主要用途,并从多齿分度盘的结构原理出发,对多齿分度盘的“误差平均效应”进行了理论分析,证明了多齿分度盘具有很高的分度定位精度,最后,通过对多齿分度盘研制过程的详细阐述,解决了多齿分度盘加工工艺中的关键工序的技术难题,为批量生产高精度多齿分度盘,赶超世界先进水平提供了较为成功的加工经验。     

超精密级二维工作台的自标定

为了提高超精密级二维工作台的运动定位精度,提出了一种实现工作台系统误差分离的二维自标定算法.基于工作台测量误差模型,该算法利用辅助标记板的5个不同测量位姿,分别得到迭代模型和迭代初始值,最终建立完整的迭代二维自标定模型.应用该算法对系统误差为0.2 μm的二维工作台进行仿真,结果显示:当不存在随机测量噪声时,标定精度为0.33 nm;引入随机测量噪声时,标定精度与噪声同一量级.对x、y向给定测量精度分别为2.98 μm和3.22μm的二维工作台进行自标定,得到x、y向测量精度分别为2.59 μm和3.14 μm.提出的自标定算法对随机测量噪声有很好的鲁棒性,能够用于精密或超精密级二维工作台自标定.     

超精密飞切加工机床刀盘结构分析与优化

飞刀切削是一种重要的超精密加工手段,机床采用大刀盘可以飞切加工大口径平面元件,比之车削方式具有一定优势,但直径变大后,刀盘外侧在旋转时的加速度随之增大,并使刀盘产生变形,影响机床加工精度。文中通过有限元仿真,计算了某型机床上大刀盘在不同转速下的变形关系,以及这种变形对飞切加工表面的影响,并设计实验对仿真结果进行了验证。最终,针对大刀盘变形的影响原因,进行刀盘结构分析与优化,提出刀盘结构的改进方案,可以大幅度抑制刀盘变形,提高机床加工精度。