消旋检测系统像差校正衍射元件的加工分析

基于一种检测机载制冷型CCD消旋机构的红外光学系统,对非球面为基面的衍射元件进行系统像差校正。通过控制衍射元件非球面基面的方法得到衍射面面型,使用金刚石单点车削技术(SPDT)进行衍射元件的高精度加工,并对影响衍射元件加工精度及加工工艺因素进行了分析。     

中大口径轴对称光学非球面超精密磨削数控机床的研制

通过系统分析轴对称中大口径方形光学非球面包络法加工原理,提出了非球面磨削加工机床各轴系运动的数学控制模型,设计并研制了非球面精密磨削加工机床及机床速度、位移双闭环控制系统,在研制的加工机床上进行了330×300mm的方形光学非球面镜片磨削试验,并采用数字型电感测微仪设计了非球面在线检测系统,通过对加工后的光学非球面进行在线检测,试验结果表明设计并研制的光学非球面磨削加工机床加工精度满足光学非球面镜片加工面形精度PV值达到4μm的要求,且加工效率高,适用于中大口径非球面磨削加工。     

基于CCD成像的外圆纵向磨削表面粗糙度在线测量

为了提高外圆磨削加工零件表面粗糙度的测量效率,可以采用在线测量的方法.基于CCD成像技术,利用激光图谱比较法以及图像傅立叶变换后的能量谱,对外圆纵向磨削后的零件表面粗糙度进行非接触式在线测量,并判定加工零件表面粗糙度的等级.使用的测量方法,可以实现在线检测表面粗糙度的目的,达到了预想的效果.     

一种基于自动对焦的非球面测量系统

影响高精度非球面磨削加工精度的不仅是机床、刀具和数控技术等参数,而且取决于制造系统所采用的测试手段和所能达到的测量精度.针对非球面制造系统的测量特点,将光栅测量技术和光学显微镜自动对焦技术引入环节,进而提高对非球面工件的测量精度,解决了制约非球面加工精度提高的测量问题.     

超精密加工刀具磨损评估有望装上“透视眼”

正超精密飞刀铣削是一种高精度多轴联动铣削技术,广泛应用于加工具有亚微米级尺寸精度和纳米级表面粗糙度的非旋转对称微纳结构表面。然而,加工过程中出现的刀具磨损将导致加工表面质量下降,影响切削加工效率。深圳大学机电与控制工程学院副研究员张国庆发现,超精密飞刀铣削中切屑形貌与刀具磨损特征之间有着某种对应关系,基于这种关系,可提出一种刀具磨损及加工表面形貌的在线辨识新方法。     

细长轴车削加工尺寸的误差补偿

在细长轴车削加工中,通过建立线阵CCD(Charge-Coupled Device)测量系统和PID(Proportion-IntegralDerivative)误差控制系统组成的在线实时检测控制系统,应用线阵CCD测量系统对工件直径进行在线实时检测,并将测得的结果及时传输到PID误差控制系统,经分析计算后将误差大小反馈给数控系统,数控系统通过刀具的切削补偿来控制整个切削过程.通过试验对比分析,其结果与实际车削加工相符,证明了该系统能够显著提高加工精度,对细长轴实际车削加工具有指导意义.     

非球面形状在线测定系统的开发

为通过在线校正法加工出高精度非球面表面，其中最重要的是准确测出工件偏差。另外，在线测量可提高各种机加效率。本文讲述的是一种在线非球面高精度系统。并已用于镜面，透镜以及二者模具的加工。该系统的特点是：（１０设置在研磨的探头，其对轴对称非球面工件表面的扫描由ＮＣ（数控）程序控制，（２）接触式蓝宝石探头由空气静压轴支撑，其对工件表面的测量偏差量由ＬＶＤＴ测定。在测量试验中，所用被测物是曲率半径为２２ｍｍ     

大口径高次、离轴非球面干涉测量中投影畸变的标定方法

提出了运用干涉仪的Fiducial功能确定干涉仪CCD的测量坐标系与非球面镜面坐标系的对应关系,然后对两者关系进行正交化拟合,从而标定出非球面干涉检验中的投影畸变,并用于某高次、离轴非球面进行干涉检验中的投影畸变标定,拟合精度为1.964 53μm.根据标定结果对干涉测量面形图重构,进行了数控抛光实验,最终面形精度达到均方根值λ/20(λ=0.632 8 μm),证明拟合精度完全满足数控抛光的要求.     

CNC加工动态基准视觉检测新工艺研究

由于CNC加工过程中工序间误差累积,严重影响数控加工精度。为此提出一种CCD视觉检测新工艺来实现加工动态基准的在线检测和误差补偿。研究动态基准的视觉特征提取方法,获取加工基准位置和误差;采用嵌入式控制技术,实现视觉图像的在线采集和处理;视诊测头像普通刀具一样通过标准锥柄安装在加工中心刀库中,通过CNC程序代码实现一体化控制功能。针对汽车关键件的验证,得出视诊测头检测精度达到0.03 mm,与基于触发式测头的CNC在线检测方法相比,检测效率提高近3倍,证明了该检测工艺在检测精度及效率上均能够满足生产线自动化检测需求。     

圆弧金刚石砂轮三维几何形貌的在位检测和误差评价

针对非球面光学元件加工对圆弧金刚石砂轮形状误差测量的需求,提出了砂轮三维几何形貌在位检测与误差评价方法。建立了砂轮外圆面螺旋扫描轨迹测量数学模型,利用位移传感器获取了砂轮表面轮廓数据;对得到的数据匀滑滤波后沿圆周展开并进行插值处理,得到砂轮三维几何形貌。然后,根据非球面平行磨削加工特点,提出评价圆弧砂轮形状精度的指标。通过提取三维几何形貌轴截面轮廓,进行最小二乘圆弧拟合得到不同相位处的圆弧半径与圆心坐标,并由误差分离获得砂轮表面圆弧的圆度误差、圆周跳动误差及轮廓圆心轴向偏差。最后,对非球面加工圆弧金刚石砂轮进行检测,获得了砂轮的三维几何形貌以及多个关键尺寸及其误差数据:即圆弧金刚石砂轮的平均圆弧半径为55.442 3mm,半径波动极差为0.16mm,中央±8mm环带内圆弧的圆度误差约为5μm,圆周跳动误差约为2μm,截面轮廓圆心轴向位置相对偏差为0.008mm。根据检测结果,进行了大口径复杂非球面磨削实验,得到的元件面形P-V值为4.62μm,RMS值优于0.7μm,满足工程的实际需求。