微小非球面光学模具单点斜轴误差补偿磨削

针对微小非球面光学透镜模具的纳米单点斜轴误差补偿磨削进行研究。通过分析比较传统的直交轴磨削法,提出微小非曲面光学模具的单点斜轴磨削方式,有效避免微细砂轮在加工微小非球面时发生干涉情况;采用单点恒定磨削方式提高微小非球面磨削的稳定性及精度。通过分析磨削区域内微细砂轮与微小非球面的干涉情况,从而合理计算并选用较高强度的微细砂轮。提出微小非球面误差补偿磨削策略,分析砂轮的对心误差(x轴向和y轴向)对形状精度的影响,采用法向残余误差补偿的方法对加工后的形状误差进行超精密补偿磨削。利用超精密磨床对口径为2 mm的超硬热压模具碳化钨材料的微小非球面进行纳米单点斜轴误差补偿磨削试验,经过三次超精密磨削及误差补偿循环,其形状精度PV从1 034 nm改善至146 nm,表面粗糙度达到Ra2.19 nm。     

小口径非球面斜轴磨削及磁流变抛光组合加工工艺及装备技术研究

为提高小口径非球面模具加工效率和加工精度,提出一种结合斜轴超精密磨削和斜轴磁流变抛光的组合加工方法,将两种超精密加工方法集成在一台机床上,以缩短装夹时间以及降低装夹误差。研制新型的小口径非球面超精密复合加工机床,对直径Ф6.6 mm的非球面碳化钨模具进行了加工试验。斜轴磨削后加工表面粗糙度达到R_a 6.8 nm,斜轴磁流变抛光后表面粗糙度达到R_a 0.7 nm,面型精度可以达到PV 221 nm。结果表明,所开发的小口径非球面超精密复合加工装备能达到加工要求,可有效提高加工精度和加工效率。     

一种非球面超精密单点磨削与形状误差补偿技术

随着各种小型的非球面光学零部件的广泛应用,其成型模具的制造精度要求也日趋提高.针对目前我国尚未完全掌握非球面模具的超精密磨削技术的情况,对超精密单点磨削和形状误差补偿方法进行研究.利用在位接触式的测量系统的测量数据重构实际的磨削轮廓曲线.根据实际磨削轮廓与目标轮廓之间的法向距离,求解出法向残余误差,并提出基于超精密单点斜轴磨削的形状误差补偿方法.利用超精密磨床对口径为6 mm的超硬碳化钨的非球面光学模具进行超精密磨削、在位测量与误差补偿试验,经过两次循环,其形状精度(Peak to valley,PV)从449 nm改善至182 nm.     

无结合剂碳化钨非球面模具的超精密磨削加工

针对无结合剂碳化钨材料,进行非球面模具的法向磨削试验研究。分析法向磨削非球面时的砂轮对刀误差对磨削精度的影响,研究无结合剂碳化钨非球面模具的磨削表面形貌特征和最终表面质量,优化误差补偿工艺,并利用聚焦离子束对磨削后的非球面亚表层损伤进行成像分析。研究结果表明利用推导的砂轮对刀误差方程,可以在磨削加工前对砂轮的初始位置进行精确调整,提高磨削加工精度。磨削后无结合剂碳化钨非球面模具不同区域的表面质量不同,距非球面中心越近,磨削质量越好,距中心越远,磨削质量越差。经过3次误差补偿磨削加工后,最终的无结合剂碳化钨非球面模具的面形精度误差均小于0.3μm(PV值),表面粗糙度平均值小于8 nm(Ra值),亚表层没有明显的裂纹产生。     

X、Y方向非等R值微小非球面模具超精密磨削试验

基于模压成型技术的复杂曲面光学玻璃透镜制造难度较大,主要制约因素是高精度复杂曲面光学模具的加工难度大。文中针对典型的高精度X、Y方向非等R值微小非球面模具,进行斜轴单点CXZB四轴联动超精密磨削试验,通过加工路径规划、磨削补偿、磨削表面测量与评价,验证了加工方法的可行性。研究发现,X、Y方向非等R值微小非球面模具PV值控制在0.38μm以下,表面粗糙度分别为Ra5 nm和Rz39 nm,加工表面呈光学镜面,模具加工质量完全满足后续的玻璃模压成型要求。     

小口径玻璃透镜热压成形模具的超精密微细磨削加工

对小口径玻璃透镜热压成形模具的超精密平行磨削进行了试验研究,并对加工过程中的形状误差补偿技术进行了探讨。结合超精密平行磨削技术和形状误差补偿技术,选用经精密整形和修锐的微小砂轮,对直径和曲率半径均为10mm的小口径透镜模具样品进行了加工试验。试验获得的加工表面的表面粗糙度Ra=5.98nm、Rz=34.95nm,形状精度峰谷值为113nm、均方根值为23nm,其形状精度峰谷值及均方根值均较误差补偿之前有明显减小,加工过程中的残余形状误差得到了有效的修正和补偿,加工精度得到提高。     

砂轮几何参数对非球面轨迹包络磨削的影响研究

针对非球面轨迹包络磨削过程中砂轮磨损而影响加工质量的问题,根据非球面轨迹包络磨削成形原理,分析了轴对称非球面、非轴对称非球面加工中盘形砂轮的几何参数对轨迹包络磨削加工过程的影响。分析结果表明:盘形砂轮圆弧截面的圆弧直径、砂轮宽度、砂轮直径等几何参数将直接影响到参与磨削的砂轮磨粒的数量。合理选择盘形砂轮的几何参数,可以有效地增加参与磨削的砂轮磨粒数量,从而减少盘形砂轮的磨损,这对于提高非球面轨迹包络磨削加工精度有着非常重要的意义。     

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。     

非球面光学元件加工检测方法的研究

对非球面光学元件加工检测进行了试验和研究,得出了具体的测试方案。在非球面大口径光学元件的精密磨削中,其磨削阶段的检测技术是工件加工的关键。通过对大口径非球面光学元件加工中工件旋转轴(A轴)、砂轮旋转轴(B轴)、工件平移轴(X轴)、砂轮平移轴(Y轴)、砂轮回转轴(C轴)的位置和速度所进行的检测,证明了所使用的检测方法是可靠的,能够顺利地完成对非球面光学元件加工过程的检测,实现了非球面光学元件的精密磨削,满足了设计的要求。     

超精密非球面镜面模具直轴磨削的研究

研究了非球面镜面模具直轴超精密磨削技术,给出了非球面镜面模具超精密加工机理、算法原理、软硬件结构、系统实现、工艺分析及实例应用,开发了小型超精密非球面镜面加工系统SGTCAM1.0.研究结果表明,系统原理正确,加工出的非球面光学零部件形状误差在100 nm以下,表面粗糙度在5 nm以下,达到纳米级加工精度.开发的系统使用方便,成本低.     

用普通磨床进行超精度磨削的新工艺

一般机械厂没有高精度磨床,要磨削出粗糙度值在 Ra0.02～ 0.03的表面,精度 h6是非常困难的。本文介绍将 M131W普通外圆磨床检修后及砂轮修整后,利用砂轮的大量等高磨粒微刃从工件表面切除微薄的余量,从而获得很高加工精度和很低的粗糙度值。 [1]砂轮的修整 　　先用锋利的金刚石,以小而匀的进给量精密地修整砂轮,即可得到大量的等高微刃。然后,采用下述两种方法,进行精、细两次修整砂轮,即可磨削出粗糙值 Ra0.02～ 0.03的表面和 h6的精度。 (1)金刚石笔精修,精制砂轮棒细修 先用金刚石笔进行精修,再用磨削长度和工件近似的芯…     

磨削加工时磨削液的流体动压效应

根据流体动压润滑理论,分析了平面砂轮磨削液的流体动压效应,并考虑砂轮渗透度的影响,推得了有限宽线接触条件下磨削液三维流动的Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程,用数值分析方法,得出了砂轮磨削区内磨削液动压力的分布曲线和液膜举起力。然后进一步分析讨论了砂轮渗透度、砂轮与工件间的相对速度及相对间隙对液膜举起力的影响。数值计算结果与实测数据基本吻合。     

切入磨削与纵向磨削的磨削力分析与比较

研究了同时包含切入磨削和纵向磨削的复杂外圆磨削过程。根据纵向磨削过程的特点,将砂轮等效成若干个小砂轮,在传统阶梯模型的基础上构建了砂轮磨损的抛物线模型。推导了基于两种模型的纵向磨削切向分力和切入磨削切向分力的比较公式,两切向分力的比值反映了切入磨削和纵向磨削转换时切向分力的变化情况,它主要与磨削系数、砂轮宽度和纵向进给速度有关。采用砂轮主轴功率信号分析磨削切向分力,通过实验验证了抛物线模型更符合实际情况的结论。研究结果为采用磨削力信号和功率信号研究复杂磨削过程的监控提供了参考依据。     

砂轮性能对齿轮磨削效率及磨削烧伤的影响

在齿轮磨削过程中,为提高磨削效率,降低磨齿烧伤的概率,在已知机床性能的前提下,改变不同砂轮种类进行齿轮磨削试验。通过对三种砂轮的磨削结果比较,总结出影响磨削效率的砂轮方面因素,找出适合不同材料齿轮磨削的最佳磨削砂轮种类,并在生产实践中推广使用。有效解决了磨削效率和磨削烧伤的矛盾。     

用树脂砂轮磨削钢球时磨削液的过滤

根据以磨代研加工钢球的新技术对切削液系统洁净度的要求 ,介绍一种通过过滤网、无纺布、磁性和滤筒等四级过滤 ,以达到切削液预期洁净度的工艺要求 ,并提供了主要的设计技术参数。附图 1幅。     

形貌重构砂轮磨削试验研究

设计了一种金刚石纤维切削装置,用其对白刚玉砂轮进行断续飞切来加工出断续微沟槽,从而实现砂轮的表面形貌重构。采用原始砂轮及形貌重构砂轮分别进行GCr15淬硬轴承钢的常温干式、浇注式磨削的对比试验研究,探讨了形貌重构砂轮的磨削性能。试验结果表明：相较于原始砂轮,在相同的试验条件下形貌重构砂轮在磨削时其磨削力和磨削温度均可以显著降低。通过常温干式、浇注式润滑条件下的磨削对比试验验证了形貌重构砂轮可以更有效地将磨削液带入磨削区进行润滑冷却。     

CBN磨轮成型磨削技术的探讨

针对采煤机大模数齿轮的磨削开裂和烧伤缺陷，探讨了改革传统磨削工艺的方法。采用了CBN磨轮成型磨削新技术来提高采煤机大模数齿轮的磨削质量。     

用可调研棒精修磨头

在磨床维修中,磨头维修量大且制造精度高（其中静压磨头轴瓦内孔技术要求见图１）,因而在维修中需要大量使用基本尺寸相同而公差不同的研磨棒,以适应研磨轴瓦内孔的需要（一般轴瓦内径变化量为０～０．１５mm）。为了降低维修成本,缩短维修周期,设计了图２所示的研磨棒,经多次使用,效果良好。工作原理研磨棒由６部分组成（图２）。同时向同一方向分别旋转螺母１和６,则两内锥铸铁套２和４同时在外锥芯轴５上移动。如图３所示由于两内锥铸铁套的外圆上开了５个３mm的浅槽和一个通槽,两内锥套因自身发生微量弹性变形面外径同时等量增…