应用于模具自由曲面的新型气囊抛光技术

为提高模具自由曲面抛光的效率和品质,提出一种基于柔性抛光理念的新型气囊抛光技术。建立相应的机器人抛光系统,研究旋转型膨胀气囊抛光工具及抛光过程中各因素对抛光表面粗糙度的影响。对气囊抛光工具的位置和姿态控制问题以及抛光工具,以一定下陷深度和倾斜角度与被抛工件接触时的接触区域的相关特性进行分析。在机器人抛光系统上进行抛光正交试验和试验数据分析,获取表面粗糙度的不同影响因数的最优参数组合,试验中被抛光曲面平均表面粗糙度达到了0.007 μm。研究结果表明,气囊抛光技术可实现抛光工具与被抛光工件的大面积柔性接触,通过气囊内部气压的调节和机器人抛光系统对抛光工具的运动轨迹和姿态的精确控制,可有效地提升自由曲面抛光的品质和效率。     

环形气囊抛光技术的研究

气囊式抛光是一种极具发展潜力的抛光方法,在精密光学元件的加工领域具有广阔的应用前景.针对现有气囊式抛光磨头加工方法的不足,提出了一种环形气囊抛光技术,设计了气囊式环形抛光磨头的机械结构.基于环形气囊抛光实验平台,利用气囊式环形抛光磨头进行了工艺试验.实验结果表明,此种抛光技术能够实现光学零件高精度表面质量的加工.     

气囊抛光去除函数的数值仿真与试验研究

为提高光学元件的面形精度,提高加工效率,对超精密气囊抛光方法的去除函数进行了理论和试验研究.通过分析气囊抛光的原理,以Preston方程为基础,应用运动学原理推导了气囊抛光"进动"运动的材料去除函数,利用计算机仿真的方法,得到近似高斯分布的去除函数,通过仿真分析几个主要参数对"进动"抛光运动去除特性的影响,总结得到三点气囊抛光工艺过程中重要的结论.通过在一台超精密气囊式智能抛光机上的试验对比,两者吻合很好,并得到面形精度 RMS=0.012 6 μm的超精密的光滑表面,为开展气囊抛光的工艺研究提供了理论依据.     

气囊抛光技术及其研究现状

气囊抛光能够获得稳定的材料去除特性和高质量的抛光表面。回顾了气囊抛光的工作原理、特点和发展现状,对气囊抛光的关键技术进行了比较分析,包括抛光工具,进动抛光,脉动抛光,磁流体抛光,驻留时间,边缘控制和过程控制,抛光轨迹规划,磨粒场及气囊抛光应用等。研究结果表明,气囊抛光是一种值得关注的自由曲面高效精密抛光方法。     

自由曲面光学元件气囊抛光进动运动控制技术

针对自由曲面光学元件的加工特点,研究气囊抛光自由曲面光学元件进动运动控制技术,用于求出气囊工具进动过程中两虚拟轴的转角,实现对气囊自转轴空间位置的控制.以气囊自转轴为研究对象,由于自由曲面光学元件上每个点的法线三维坐标都不相同且气囊进动抛光过程中气囊自转轴与工件加工点局部法线夹角不变,提出建立基坐标系和抛光点对应三维空间坐标系的方法,得到抛光过程中气囊自转轴的空间位置变化情况,而后利用旋转坐标变换得到气囊抛光进动运动控制模型;在所建立的自由曲面光学元件气囊抛光进动运动控制模型中加入控制算法,求出抛光自由曲面光学元件各点时气囊工具两个虚拟旋转轴的转角.利用Matlab对自由曲面光学元件不同方向截面进行仿真抛光试验,得到自由曲面各方向上气囊抛光进动运动曲线以及仿真进动角曲线,结果证明了自由曲面光学元件气囊抛光进动运动控制模型及控制算法的正确性.     

气囊抛光工具的研制及特性测试

气囊式抛光是一种新颖的非球面抛光方法。气囊是该方法的关键部件,为控制它的变形和柔性,采用层合复合材料的制作方法,对气囊结构进行改进,然后从机械特性和应用两个方面,对改进的气囊进行试验和分析。研究结果表明,改进后的气囊具有变形小、柔性好的特点,能满足实际应用要求。     

机器人光学自由曲面气囊抛光工具的位姿研究

为了更好实现光学自由曲面的有效加工,根据计算机控制光学表面成型技术原理,将工业机器人与气囊抛光技术相结合,提出一种光学自由曲面加工的新方法。本文首先建立了机器人抛光系统,分析了气囊抛光工具与工件表面的抛光位姿关系,然后根据气囊抛光工具与工件表面的数学关系,提出一种气囊抛光工具的位姿求取算法。在此基础上,以六轴工业机器人为实验平台,对确定的自由曲面进行计算验证,规划出抛光路径,推导了气囊抛光工具姿态控制算法。结果表明,该位姿求取算法满足机器人气囊抛光技术的要求,能够实现理想的抛光工具姿态控制。     

机器人气囊抛光工具的参数标定

针对工业机器人气囊抛光工具参数标定困难的问题,提出一种简便有效、易于操作的工具坐标系参数标定新方法。首先介绍了工具坐标系的标定原理,建立了机器人抛光系统的各个坐标系,然后根据工件转台与机器人的位置关系,提出一种只依靠机器人系统本身的工具参数标定算法,采用姿态转换及简单几何数学的计算即可实现。最后,以ER20D-C10型机器人为试验平台,对气囊抛光工具的参数进行标定并与传统标定方法对比,结果表明该方法是一种易操作、高精度的工具参数标定方法,满足机器人气囊抛光的技术要求。     

环形气囊抛光K9光学玻璃的工艺实验研究

气囊抛光是一种发展潜力大的抛光技术,其优点在于材料去除量均匀、抛光效率高、吻合性好。采用环形气囊抛光实验平台,在研究了环形气囊压强、不同粗糙度初始基底对K9光学玻璃表面抛光质量影响规律的基础上,提出了一种全新最佳工艺参数组合的思路:分阶段进行压强数值的选定,进行组合工艺实验。实验研究表明,随着气囊压强的增大,K9光学玻璃的抛光效率得到了提高,初始基底的表面粗糙度值越小,K9光学玻璃的抛光效率和质量越高。     

用于模具自由曲面的新型气囊抛光中磨粒场的分析

为提高模具自由曲面抛光的效率和品质,提出一种基于柔性抛光理念的新型气囊抛光技术。研究了气囊抛光接触区内磨粒的运动轨迹、压力分布和抛光力的分布情况,建立了气囊抛光接触区内磨粒的运动模型、压力模型,揭示了气囊抛光接触区内磨粒直径对抛光力和被加工工件内部剪切应力的影响规律,研究了抛光过程中工件内部的剪切应力分布,明确了材料疲劳去除机理。为气囊抛光的应用奠定了理论基础。     

基于运动控制卡的PCB钻、铣、雕一体机数控系统

针对现代PCB加工的要求,采用基于DMC3400运动控制卡结合PC机的开放式数控系统结构,以WINXP下采用Visual B6.0作为软件开发工具,开发出PCB钻、铣、雕一体机数控系统.经过实际应用,证明该开放式数控系统的功能齐全,性能优良,操作简单.     

机床数控软件化结构体系

提出了一种新的机床数控软件化的体系结构及其相关技术 ,该结构体系将数控机床运动控制与工艺性能控制分离 ,分别由两个基于PC的控制器控制 ,其软件具有独立于硬件的性质 ,而且运动控制的软件是通用的。给出了该结构体系下通用的数控机床运动控制基本软件模块 ,工艺性能控制以一种玫瑰线铣削加工为例 ,表明在本技术支持下 ,机床数控具有独立于具体硬件的软件化结构体系。本技术将直接支持工艺性能完全不同的机械制造设备的开发 ,如可以用于铣床、车床等通用金属切削机床的数控化 ,也可以用于开发齿轮和复杂曲面加工的专用数控设备 ,还可支持机器人、铸造、锻压以及剪切设备机械运动的数字控制     

被动腕关节柔顺驱动环形刀具的曲面适应性问题研究

通过对现有曲面研抛现状的研究,设计出了一种新型的可用于数控铣床的自由曲面形状自适应柔顺研抛工具系统。工具系统中创新型的使用了被动腕关节机构以及磁流变液力矩伺服机构。其中,被动腕关节机构的使用,使得环形研抛工具能很好的适应工件表面曲率变化;同时磁流变液力矩伺服机构可以控制研抛压力的大小。实现了力/位混合伺服控制,为自动化柔顺研抛提供了一种新的途径。利用ADAMS建立了工具系统的虚拟样机,并对研抛过程的动力学问题进行了仿真实验研究。     

大口径轴对称非球面气囊抛光进动运动建模及控制

研究大口径轴对称非球面气囊抛光进动运动建模及控制。分析气囊抛光机构及大口径轴对称非球面抛光进动工艺特点,确定以气囊自转轴线与气囊交点为研究对象,以气囊球心为原点建立气囊进动基础坐标系,根据大口径轴对称非球面连续进动抛光中各抛光点气囊自转轴与局部法线夹角值(即进动角)不变的原理,在分析每个抛光点时建立与其对应的坐标系,得到抛光该点时气囊自转轴与气囊交点在该点对应坐标系中的值,而后进行坐标变换,将抛光任意点时气囊自转轴线与气囊交点的位置换算至气囊进动基础坐标系中;根据大口径轴对称非球面方程、加工控制模型及前述的坐标变换运算结果,利用矩阵变换得到大口径轴对称非球面抛光的进动运动模型;在上述的运动模型中加入最有效率控制算法后进行运动学仿真,得到大口径轴对称非球面抛光的进动运动曲线,并通过仿真气囊自转轴线跟随加工点法线变化的趋势及比较仿真进动角与实际进动角验证所建立运动模型及控制算法的正确性。     

CH—2010／MONC开放式多用途数控系统

本刊1995年第二期上曾登出同一作者所写的《在PC上实现的多轴多通道数控软件系统》一文,本文包括了作者开发工作的最新进展,读者阅读时可将两文相互参考。     

串-并混联式研抛机床的开放式数控系统研究

以串—并混联式研抛机床为对象，对开放式数控系统进行了研究。设计了将PC机及多轴运动控制卡相结合的数控系统总体结构。基于Windows操作系统，设计了多层式结构的数控系统软件。以Visual C＋＋为开发平台，提出了基于双口RAM的通信机制及两级式插补算法，进行了平面多边形及圆弧轨迹插补试验。试验结果证明该数控系统误差范围小。     

基于Windows CE的数控系统中断控制

比较了几种数控系统的开发平台，指出Windows CE是开发开放式数控系统的一个较理想的选择；讨论了怎样设计驱动程序去完成基于Windows CE的数控系统的中断控制；以数控系统实时插补为例，介绍了IPC5387定时器卡中断驱动程序的开发技术。     

数控机床和PC机的数据通信

数控机床和计算机的数据通信已成为数控加工中的重要组成部分,介绍通信电缆的连接、传输软件通信协议的设定、数控机床参数的设定。     

机床的数字控制（下）

论述了机床数控系统的现状和发展趋势,分析了开放式数控系统的体系结构,指出了STEP-NC是下一代数控系统发展方向之一。数控系统通过不断提高插补精度和采用数字总线伺服来提高加工精度的同时,采用信息物理深度融合（CPS）技术,提高数控系统的人机交互、网络化和智能化水平。现在数控系统不仅是生产加工设备的控制系统,也成了智能工厂不可缺少的信息节点。