复杂非球面镜高效超精密车削加工法(英文)

本文中对复杂面形的非球面镜进行了分类,并从加工方法和加工路径优化设计等方面研究了复杂非球面镜的超精密车削方法.对回转对称的复杂非球面镜进行了加工实验,并借助超精密测量技术对各段曲面进行面形测量,依据测量结果实现面形补偿加工.最终粗糙度Ra达5.14 nm,形状精度P-V值达200 nm.采用提出的方法对非回转对称的非球面阵列进行加工路径设计,根据具体面形进行加工参数选择和实际加工,得到粗糙度Ra为7.81nm的表面.实验结果证明了提出的加工方法高效实用,可以满足大部分复杂非球面的应用需求.     

非球面模具超精密补偿加工技术

为了实现非球面模具的超精密数控加工,研究了加工轨迹算法原理及整个软件系统的结构与实现.提出了基于表面粗糙度均匀化的工件进给速度控制法,分析了工具磨损误差和工件形状误差,重点提出了误差补偿方法,同时也讨论了采用砂轮平行磨削法时避免加工干涉的方法.软件能生成高精度的加工与补偿加工数控程序文件.最后,在一台镜面磨床上实验加工直径为6 mm的碳化钨透镜模具,经过多次补偿加工后,获得了谷峰值为0.123μm,误差均方根为0.021μm的表面形状精度.     

圆柱表面微结构阵列超精密车削加工技术

辊子是光学薄膜模压制造的关键零件,其圆柱表面微结构复杂,表面粗糙度要求也极高.超精密车削成形作为微结构的一种高效加工方式,其加工的可达性、伺服刀具动态特性的制约、海量微结构的加工长时一致性等是高质量辊子微结构加工所需解决的关键问题.本文以圆柱球面微结构阵列为例,从其数学描述入手,分析了刀具几何尺寸、伺服系统动态特性与微结构加工可达性之间的制约关系,并在自主研制的超精密车床和快刀伺服系统上进行了两种球面微结构的加工实验,得到了预期的微结构形貌,并对加工实验中发现的切深不一致现象给出了初步的解释.     

用于蓝宝石材料加工的新型超精密抛光技术及复合抛光技术研究进展

超精密抛光是一种降低表面粗糙度,获得高表面质量和表面完整性的加工技术。蓝宝石作为典型的难加工硬脆材料,传统抛光方法存在表面会产生崩碎、划痕等损伤,表面质量难以得到保证以及加工效率低等问题。本文综述了应用于蓝宝石材料的磁流变抛光、水合抛光、化学机械抛光和激光抛光等技术的原理与特点及其研究现状,并分析了各抛光技术的优缺点;从表面质量、磨料与磨液、效率与成本等方面对各抛光技术进行比较;介绍了复合抛光技术在蓝宝石材料中的应用;最后重点展望了蓝宝石材料超精密抛光技术的下一步研究。     

超精密车削表面粗糙度预测模型的建立

介绍了一种利用回归分析法来建立单点金刚石刀具超精车削表面粗糙度预测模型的新方法，并通过建立的粗糙度预测模型，研究了铝合金超精密车削过程中切削速度，进给量和切削深度等参数对表面粗糙度的影响。通过实验分析表明：二次预测方程比一次预测方程更有效，而且适用范围比一次模型大。利用优化设计中的约束变尺度法对所建立的表面粗糙度预测方程进行了优化，可以实现对切削参数的优选，从而达到加工前在特定的条件下预测和控制表     

超精密车削金刚石刀具刃口误差的高精度补偿

超精密车削中的金刚石刀具刃口误差的补偿问题一直是制约高精度非球面车削直接成形的瓶颈技术,尤其对于大相对口径,深度非球面的车削,金刚石刀具刃口误差对最终的面形的影响非常大.传统补偿方法是根据轮廓仪的测量结果对刀具刃口误差进行修正,但是该方法存在测量时间长,高频误差大,加工效率低的缺点,本文最先提出利用车削表面面形误差拟合...     

DHM-500超精密数控非球面透镜磨床的研制

为了解决非球面透镜加工方法周期长、成本高等问题 ,该文介绍了作者在DHM 5 0 0超精密数控非球面透镜磨床研制中的一些关键技术 ,对其主要结构进行了分析 .该磨床主要用于解决大尺寸非球面透镜的高精度高效率加工问题 .工件主轴、砂轮主轴、转台及溜板全部采用液体静压结构 ,能实现X、Z、B三轴联动的磨削加工 .主轴回转精度为 0 .1μm ;砂轮轴回转精度为 0 .1μm ;转台回转精度为 0 .1μm ;导轨直线度为 0 .5 μm/2 80mm ;系统分辨率为 0 .1μm ;X轴定位精度为± 0 .5 μm /2 80mm ;Z轴定位精度为± 0 .5 μm /170mm ;转台定位精度为± 3″     

光学非球曲面器件塑性域的超精密加工方法

较全面地列举了国内外已实现光学器件非球曲面超精密加工的各种先进方法，并总结出了这些加工方法的优缺点，从这些加工方法中可得出：超精密磨削不仅有较高的磨削效率，而且能获得很高的面形精度和极低的表面粗糙度，它是光学非球曲面器件塑性域超精密加工最为有效的一种方法。     

大尺寸自由曲面铝反射镜超精密抛光工艺

针对大尺寸自由曲面铝反射镜在单点金刚石车削(SPDT)后出现的划伤、波纹等缺陷,研究了抛光介质和加工参数对自由曲面铝合金超精密抛光结果的影响.利用Wyko NT9300白光干涉仪和VHX500超景深显微镜对AA6061铝合金抛光表面进行了检测,将抛光前后的表面形貌以及不同条件下的抛光结果进行了比较.实验中采用质量分数不同的金刚石油性悬浮液作为抛光液,采用羊毛轮作为抛光轮,在一台精密加工中心上先后进行了平面抛光和自由曲面抛光实验.实验结果表明,工件的表面粗糙度Ra由抛光前的144.59 nm降低到了抛光后的6.03nm,其中油性润滑剂在抛光过程中起微量去除和降低划擦几率的关键作用,使用优化的工艺参数在AA6061自由曲面上获得了理想镜面.     

超精密磨削大型光学非球面元件的研究

介绍了加工大型光学非球面的超精密数控磨削系统，给出了用来生成NC加工软件的加工非球面时砂轮的中心位置的求解模型，在此基础上讨论并给出了由砂轮安装产生的砂轮与工件主轴的偏心误差形成的加工工件面形误差的计算模型，并提出有效的工具路径补偿方法。通过计算机模拟验证了这种补偿方法的可靠性。     

大型非球曲面超精密复合加工机床

详细介绍了“大型非球曲面超精密复合加工机床”．该机床具有磨削、铣削、车削等多种加工功能,采用了高精度的FANUC系统,在X横向导轨上设计了独特的卸荷系统,在Z垂直导轨上设计了精确的配重系统,主轴转速为150r／min,可加工最大尺寸为φ1200mm的工件．用高精度的电感测微仪和自准直仪对机床进行了检测,结果表明：其数控系统位置及控制分辨率为0．05μm,主轴回转精度为26nm．最后,用该机床进行了超精密加工试验,经检测,其加工工件的表面粗糙度Ra优于15nm,实现了大型非球曲面的超精密加工．     

轴对称非球面镜超精密加工新方法的几何模型

介绍了轴对称光学非球面镜超精密加工的新方法．超精密金刚石切削加工机床的刀具进给机构通常由直线导轨实现．由于旋转轴与同等精度的直线导轨相比,具有制造难度小、成本低及结构紧凑等优点,所以采用具有快速伺服机构的金刚石刀架摆臂代替直线导轨进给运动方式．根据非球面方程,快速伺服机构的微进给量根据车刀摆角实时计算．快速伺服机构、工件以及金刚石刀具的同时运动,可以实现轴对称非球面的超精密加工．构建了回转进给工具路径、快速伺服机构运动以及相关的几何模型．通过计算机模拟验证了该加工方法的简便与可靠性,可以降低非球面反射镜加工的设备投入,提高生产效率．     

小型非球面光学元件测量技术研究

非球面光学元件应用越来越广泛,其测量技术非常关键.本文研究了小型非球面光学元件的各种面形测量方法,针对其测量原理进行了分类和对比,对其优缺点和适用范围进行了讨论,同时分析了各种测量方法实现的关键技术和面临的挑战.     

大口径光学镜面超精密加工机床的研制

设计制作了最大加工直径为φ880 mm的光学镜面超精密加工机床.该机床采用大理石床身、4轴数控联动、全气浮支承和零传动结构,以实现光学球、非球及自由形面的超精密切削.介绍了机床整体结构特点和性能参数,描述了气浮电主轴、气浮直线导轨、直驱回转工作台等关键技术及部件.该机床主轴回转精度0.05μm,直线伺服轴分辨力1.25 nm,回转工作台角位移分辨力0.009.″在硬铝和无氧铜材料上分别加工出了面形精度0.5μm、表面粗糙度5 nm的φ400 mm球面和面形精度0.5μm/φ100 mm、表面粗糙度8 nm的非球形面.     

基于干涉法的非球面测量技术

随着光学精密加工技术的发展,非球面光学元件在各种光学系统中广泛应用,高精度非球面检测技术对非球面光学元件的发展意义重大。论述了基于干涉法的非球面面形误差检测技术。根据检测原理,分别对零位干涉检验法与非零位干涉检验法进行了详细介绍。概述了近年来主流的非球面检测技术现状,展望了非球面面形检测技术的发展趋势。