非球面超精密加工机床的发展状况

超精密加工设备和技术是先进光学制造技术的基础和关键，也是衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志。文中介绍了国内外超精密非球面加工机床的发展状况、应用背景及其关键技术指标。     

超精密加工技术在非球面加工中的应用

介绍超精密加工技术在非球面加工中的应用及产生的经济效益。     

非球面曲面超精密加工机床研制成功

2003年5月的一天,一块亮如镜面的铝材凸球面车削样件被小心翼翼地从非球面曲面超精加工机床卸下,送入国家级光学计量检验中心检验。检验结果为:车削加工样件的面形精度PV=0.228μm,表面粗糙度Ra=0.0078μm,这意味着表面粗糙度仅有不到8nm。这是三○三所研制的非球面曲面超精密加工机床在用户西安应用光学研究所进行交付验收时的一个场景。非球面曲面超精密加工机床的成功研制,表明三○三所超精密加工技术国防科技重点实验室比较全面地攻克了非球面曲面光学零件的超精密加工与测量的关键技术,打破了国外的技术封锁,使我国的非球面曲面光学…     

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。     

浅谈非球面光学零件的超精密加工技术

对国内外非球面光学零件的超精密加工技术、设备以及发展状况进行了分析和总结,指出了我国与国外先进水平的差距,并对我国非球面超精密加工技术的发展提出了建议。     

超精密加工中刀具参数对脆性材料非球面加工质量的影响

脆性材料的光学非球面零件以其特有的优势,在军用和民用产品中越来越普及.光学非球面器件材料有一系列不利于加工的特点,被公认为是最难加工的光学零件.概述了超精密加工中单点金刚石车削技术在脆性材料非球面加工中的应用,并详细地分析了单点金刚石车削加工时刀具几何参数、X偏置、刀具半径补偿对非球面加工表面质量的影响.     

超精密加工中刀具参数对脆性材料非球面加工质量的影响

脆性材料的光学非球面零件以其特有的优势,在军用和民用产品中越来越普及。光学非球面器件材料有一系列不利于加工的特点,被公认为是最难加工的光学零件。概述了超精密加工中单点金刚石车削技术在脆性材料非球面加工中的应用,并详细地分析了单点金刚石车削加工时刀具几何参数、X偏置、刀具半径补偿对非球面加工表面质量的影响。     

光学超精加工自动编程技术之双圆弧逼近法

对光学普遍方程曲线采用双圆弧逼近法进行自动编程，经验证，该编程系统提高了零件的形貌质量，加快了运行速度。     

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.     

一种适合于超精密加工的特殊精密曲线插补算法

针对超精密车床提出一种新型的插补计算方法,将特殊精密曲线的插补功能集成到数控系统内部,并提出双圆弧逼近的误差的通用估计准则和生成程序段数目的估计算法。     

非球面镜超精密加工系统控制软件的研究

针对非球面镜超精密加工的需要,设计了基于工控PC机和Windows2000操作系统、选用VB作为开发工具及远程传输技术,实现非球面镜超精密加工、加工误差补偿及远程数据传输等多项功能的软件控制系统.系统采用模块化设计技术,可实现初加工,补偿加工和精密测量之间数据的自动转化,满足了超精密非球面镜加工精度的要求.     

光学自由曲面的超精密加工技术及应用

光学自由曲面是指非对称性、不规则、不适合用统一的光学方程式来描述的光学曲面.自由曲面光学元件在光电产品及光通讯产品中的应用日益广泛.采用多轴超精密金刚石机床加工光学自由曲面,可达到亚微米级形状精度和纳米级表面粗糙的高精度水平.文章介绍了光学自由曲面的超精密加工技术及其在光电产品领域的应用,并开发适合几种典型光学自由曲面超精密加工的刀具轨迹自动生成软件.     

基于有限元法分析超精密切削中的摩擦问题

基于更新的拉格朗日公式,建立了热-机械耦合的平面应变大变形正交切削模型.根据此模型,对金刚石车削过程中的摩擦问题进行了仿真研究.对两种摩擦模型仿真所得的切削力与实验数据进行了比较,验证了前刀面上的摩擦状态应是粘结-滑移摩擦同时存在,并研究了刀具摩擦系数各向异性对超精密切削中切屑变形、切削力、剪切角的影响.     

刀尖圆弧半径补偿对球面零件车削加工影响的分析

采用刀尖圆弧半径为0.4 mm的刀片,以0、0.4 mm、0.8 mm、1.2 mm为刀尖圆弧半径补偿值,得到球面曲率半径不同的四个试件,基于三丰C-3200测量仪对球面轮廓度进行测量,分析刀尖圆弧半径补偿对球面零件车削加工的影响。分析结果表明,在进行凸球面零件加工时,HNC-818A数控系统中的刀尖圆弧半径补偿功能有效,球面的曲率半径与刀尖圆弧半径补偿值的单调性一致。当刀尖圆弧半径补偿值线性变化时,球面的曲率半径呈非线性变化。当设定刀尖圆弧半径为真实值时,球面轮廓最为理想。在球面零件加工实践中,使用刀尖圆弧半径补偿功能,精加工采用可转位机夹车刀,通过试切法合理修改刀尖圆弧半径补偿值,可以提高球面零件的车削加工质量。     

阻尼减振车刀设计方法的研究

提出了阻尼减振车刀的动力学模型.通过对模型的计算分析,总结了减振车刀阻尼减振器参数的设计方法.借助ADAMS仿真分析,证明了该方法的正确性.最后讨论了阻尼减振器的具体设计方法.     

超精密机床垂向有源隔振系统的实验研究

分析了有源和无源两种隔振方式理论,建立了超精密机床垂直方向有源隔振系统。通过实验证明引入有源控制后,隔振台对环境干扰主振动的隔离有所增强;隔振台低频振动情况得到一定程度的改善,有效隔振范围3～5Hz;工件加工表面质量有所提高。     

大型曲轴车铣机床伺服进给系统设计研究

在大型曲轴车铣机床进给系统设计中,依据该机床的车铣和受力特点,在进给系统中采用了双蜗杆无间隙传动机构,采用了直线伺服双驱动机构。并以直线单驱动为基础,引入了交流伺服电动机和传动机构的数学模型,并运用传统PID算法对所设计的进给系统进行控制计算,利用MATLAB对系统的动态性能进行仿真,并确定了伺服机构的参数,并以此又给出了避免直线双驱动过定位的条件,为大型曲轴加工机床进给系统的设计提供了理论依据。     

超精密车床主轴偏角检测、分离与补偿技术研究

几何误差对超精密车床加工精度具有较大的影响, 主轴偏角误差就是其中较为主要的一种。超精密车床安装、调试及定期检修都需要进行主轴偏角的检测与调整, 以提高车床加工精度。本文提出了一种基于计算机控制的主轴偏角误差自动检测、分离与补偿技术。详细阐述了其系统组成和工作原理, 最后进行实验研究。应用该技术可将主轴偏角误差控制在0. 5角秒内。     

细长轴车削用量优化与加工变形误差补偿技术的研究

为了有效克服细长轴类零件车削加工变形对其加工精度的影响，尽可能地提高切削效率，文中讨论了两种方案：（1）根据加工精度要求和车削力大小信息，确定切削速度、进给率和切削深度的优化组合选取范围，使得工件变形大小不超过允许的极限值，从而满足加工精度要求；（2）尽可能选择较大的切削用量，并根据工件刀触点处变形量的大小预修正原始数控编程刀位，进行误差补偿。车削实例表明运用误差补偿技术能够实现柔性轴类零件的高效精密车削加工。     

CNC系统刀具补偿研究（一）

介绍了ＣＮＣ系统中刀具补偿原理，提出了完整的算法，同时对软件实现作了详细说明。本算法能够实现刀具长度补偿ＣＬＣ，以及４种常见轮廓的刀具半径补偿ＣＲＣ功能。