基于FLUENT的高精度气体静压轴承性能分析

化学机械抛光(CMP)设备广泛应用于光学加工领域,其对抛光轴精度和稳定性要求高。高精度气体静压轴承因具有精度稳定性和保持性高的特点而广泛应用于超精密加工及检测相关领域。本文面向CMP设备的需求,利用FLUENT对高精度气体静压轴承性能进行承载能力和刚度分析,包括气体静压止推轴承和气体静压径向轴承。结果表明,设计的高精度气体静压轴承能够满足CMP设备的要求。     

大口径平面抛光机精密转台设计

抛光是获得超精密表面的重要手段。在平面抛光过程中,抛光垫类型对应不同的抛光工艺参数,抛光垫的修整精度直接影响工件面形精度,转台对抛光垫的精度具有重要影响,因此,转台系统精度成为衡量一台平面抛光机床的重要技术指标。文中对适用于大口径平面抛光机的精密转台部件进行了优化设计,该转台具有高精度、高稳定性等特点。检测结果及实际应用表明,文中设计的精密数控转台能够满足大口径平面元件高精度、高效率抛光的需要。     

超精密球面加工设备的研制

是由北京机床研究所承担的863计划课题。通过开展超精密空气静压主轴、空气静压回转工作台、空气静压导轨、超精密柔性传动及床身减振机构设计技术、工件装卡定位辅具设计、满足陀螺仪关键零件精度稳定生产的加工工艺等关键技术研究，同时解决超精密平面件、柱面件及球面件生产的精度及工艺难题，研制的超精密球面车床在主要技术指标上达到了国际先进水平。     

非球面超精密抛光技术研究现状

非球面应用范围的拓展以及应用精度要求的不断提高对非球面元件的尺寸精度与表面质量提出了更高要求;作为终加工手段,非球面超精密抛光技术也越来越受到世界各国的重视。掌握非球面超精密抛光过程中的材料去除机理以及由此导致的亚表面损伤等特性对提高非球面抛光的精度与效率十分重要。对非球面抛光技术的发展进行回顾,并根据非球面超精密抛光技术的发展脉络,阐述当前主要非球面超精密抛光技术的加工原理及加工实例,随后从亚表面损伤、边缘效应等方面对几种非球面超精密抛光技术进行比较,并以提高抛光精度与效率为目标,对非球面超精密抛光技术的发展趋势进行预测。     

非球面曲面光学零件超精密加工装备与技术

"Nanosys-300非球面曲面超精密复合加工系统"是 "九五"重点预研课题-"非球面曲面的超精密加工与测量技术"的主要研究成果.重点对非球面曲面光学零件超精密加工机床,非球面曲面光学零件超精密加工工艺,非球面曲面光学零件超精密测量技术进行了研究.其主要技术成果有:非球面超精密复合加工系统综合设计和制造技术,高速超精密空气静压主轴系统,超精密闭式液体静压导轨系统,高速超精密空气静压磨头电主轴系统,开放式高性能数控系统集成技术等.系统的精度检测和工艺实验表明其研究水平进入了国际先进行列.     

沉孔底面超精密加工工艺研究

沉孔底面是柱塞套高压密封端面的一种新结构形式,精度要求高,无法使用常规平面磨或平面研磨机进行加工,也无法进行平板抛光,加工难度大。对沉孔底面的超精密加工工艺进行了研究,分析了技术要求、加工难点和磨削加工的可行性。在此基础上,形成三种沉孔底面的超精密加工工艺方案,并进行对比,确认了最优的加工工艺方案。     

胀套在精密离心机上的应用

针对精密离心机静压气体轴承这一高精度回转支撑,介绍了静压气体轴承与转盘间采用胀套连接的新方式。基于精密离心机静压气体轴连接特性要求,进行了胀套选型。针对所选型号,开展了胀套额定安装条件对静压气体轴承结构的影响数值模拟分析,发现了安全隐患。结合静压气体轴承内压对自身结构的影响数值模拟分析和静压气体轴承结构变形特殊要求,计算获得了合适的胀套安装技术要求。本连接方法及设计在某精密离心机上得到了应用验证,可供相关设计应用参考。     

磁流变斜轴抛光及其路径控制

为解决磁流变抛光较小曲率半径(φ8 mm以下)非球面光学零件困难和抛光效率不高等问题,以四轴超精密机床为平台,开发出一种基于磁场辅助的磁流变斜轴抛光工艺,采用微小磁性工具头斜轴抛光方式,通过X轴、Y轴、Z轴、B轴四轴联动,控制抛光路径,防止干涉,实现微小非球面的超精密抛光.并对微小磁性斜轴抛光工具头的抛光路径轨迹进行了分析计算,采用驻留时间修正方法对误差进行修正,在此基础上开发出适用于微小非球面斜轴抛光的数控加工与修正软件.     

用浮动抛光法进行超精密加工——超精密平面抛光机的构造和特征

<正> 日本丰田工机公司研制成功采用浮动抛光进行超精密加工的SP46型超精密平面抛光机,现简介如下。一、平面抛光机的概要1.浮动抛光加工原理图1表示浮动抛光加工状态。如图所示,工件从机床上方装于回转轴(工件轴)的下端,相对抛光板的回转轴(主轴)在偏心位置回转。     

大口径平面快速抛光机床误差模型研究

介绍了大口径平面光学元件快速抛光机床的加工原理,分析了全口径抛光工艺中抛光模与工件之间的精度传递关系,并推导了修整器几何参数对抛光模修整精度及元件加工面形精度的影响规律。对大口径平面快速抛光机床的各项几何误差源进行了分析,并基于多体系统理论,建立了机床修整轴综合空间姿态误差的理论计算模型,详细阐述了机床误差建模过程。     

光学非球面磁性复合流体抛光运动控制及误差分析

针对精密光学系统中对高精度光学非球面元件的加工需求,设计磁性复合流体抛光的直线光栅式运动轨迹,并通过运动轨迹和非球面方程计算出各抛光加工点坐标。根据工件表面形貌和抛光头运动姿态设计了抛光加工路径,建立各抛光加工点间的弓高误差模型,通过模型对工件表面弓高误差变化规律进行仿真分析。仿真结果表明,弓高误差会随着Y轴上步长的增大而增大。这对非球面超精密加工具产生了深远的影响,促进了光学元件超精密高效制造技术的发展。     

超精密双面抛光机结构的优化设计

针对传统双面抛光机存在的问题,从实现超精密抛光的设备条件出发,对机床传动系统、主轴支撑结构、上抛光盘加载系统、抛光盘修整、床身等进行优化改进设计.提高了超精密双面抛光机床的精度和系统性能,为晶片获得纳米级加工精度的超光滑加工表面创造了有利条件.     

国内纳米级超精密磨床研制成功

洛阳传顺机械设备有限公司研制成功国内首台纳米级超精密磨床——超精密气静压轴承套圈沟道磨床,并获得国家发明专利。该机采用了具有自主知识产权的三轴气浮技术(工件轴、砂轮轴、修整器回转轴),其加工圆度精度达到了0.1μm以内,跨入了纳米级超精密加工领域。可广泛用于航空航天、半导体、光学部件、超精密轴承(P2级)等领域里的加工。     

复杂曲面零件超精密加工方法的研究进展

超精密加工技术是降低工件表面粗糙度、去除损伤层,获得高形状精度、表面精度和表面完整性的终加工手段。复杂曲面零件的广泛应用和精度要求的不断提高,取决于复杂曲面零件的超精密加工技术。概述了复杂曲面零件的超精密成形加工、超精密抛光等加工方法,分析各种典型加工方法和材料去除机理,从加工精度、工具与曲面吻合度、加工效率与成本、环境友好性等方面对几种复杂曲面超精密加工方法进行比较。对复杂曲面零件超精密加工技术的发展趋势进行预测。     

锡磨盘定偏心平面研抛中材料去除模拟

本文使用超精密平面研磨机及锡磨盘进行超光滑表面的抛光研究,平面抛光中,锡磨盘表面的形貌和加工状况直接影响被加工工件的表面平面度。本文基于Ｐｒｅｓｔｏｎ方程,建立了在定偏心抛光条件下,被加工材料的去除模型,。针对锡盘开有同心圆等沟槽的表面加工状况,提出了一种计算材料有效去除的算法,计算了工件的表面去除误差,对抛光后工件表面形貌提出理论预测。     

新型气体静压支承技术的研究

介绍了气体静压支承的工作原理,针对精密加工设备开式气体静压支承工作过程中存在的漂移和运动不稳定问题,提出采用负压发生器与节流器相结合的新型负压吸附静压支承技术,应用仿真软件对负压吸附静压支承中的小孔节流和多孔质节流形式进行了分析探讨,分析了负压吸附静压支承的工作原理、间隙压力计算方程和气膜刚度的计算;通过试验测试分析该技术,保证了开式气体静压导轨所需的气膜厚度和刚度;将该技术应用到精密数控机床导轨中,使机床抗振性和运动精度得到提高。     

超精密研磨和抛光专家系统的研究

针对超精密研磨和抛光加工过程中出现的问题,设计出指导研磨和抛光加工过程的专家系统.该系统不仅能根据待加工材料的名称、性能以及加工后所达到的精度要求等输入参量,运用已有的工艺数据库自动给出加工工艺的参数,而且具有较强的状态监控能力,能自动控制研磨和抛光加工的过程.     

基于创制加工式的超镜面平面研磨抛光工艺方法的研究

以光学镜面模具平面工件为实验工件,从加工设备、原材料配制以及工艺精度成形原理等方面系统提出一种超镜面平面研磨抛光工艺方法,制定相应的工艺实施路线并进行评价。成功解决了研磨抛光过程的润滑和发热等问题,从而降低工件表面出现各种微细缺陷的概率,得到完美的镜面表面。此方法可以广泛应用与集成电路制造、医疗器械、汽车配件、数码配件、精密模具、航空航天等领域。     

改装超精密磨床的超精密车削试验研究

对自主研制的T形结构超精密磨床进行改装,在超精密磨床的转台上安装单点金刚石圆弧车刀,进行了超精密车削试验研究。对超精密磨床和车床的结构、精度、刚度进行了分析和比较,确定在超精密磨床的基础上可以进行超精密车床的改造;通过调整静压导轨和刀具静压回转台的供油压力实现超精密车削刀具与工件回转中心高度的精确调整,可有效地实现工件回转中心区域的加工;利用刀具回转台的精密摆动实现刀具切削过程中切削刃位置的微调,为超精密车削提供可能。采用上述方法进行铝合金和无氧铜工件端面不同速度和不同进给量下的超精密车削试验,获得了表面粗糙度为10.8nm的超精密平面。     

数控机床液体静压转台技术综述

针对液体静压转台的基本结构,介绍了液体静压径向轴承、推力轴承、电动机直驱、转台闭环反馈控制等技术。对液体静压转台轴瓦、轴承轴、止推板等关键零件的加工工艺和液体静压转台的装配工艺进行研究。综述了液体静压转台在立式磨床、超精密金刚石车床、立式车铣复合加工中心等领域的应用,为液体静压转台的设计和应用提供参考。