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.     

小口径非球面玻璃透镜模压成形

随着消费电子行业的增长和人们对轻便易携带的高性能产品的需求,非球面玻璃透镜的需求量持续增长。与传统冷加工方法相比,模压成形技术因具有低成本、批量生产的能力而成为一种更有前途的加工方法,尤其适合中小口径非球面透镜的生产。非球面玻璃透镜的模压成形技术是一项涉及玻璃材料、超精密模芯加工、镀膜、模压成形工艺及成仿真等诸多领域的综合技术。因此,有必要对其中影响成形质量的关键技术进行系统分析和深入研究,探讨模压成形技术现状和存在的问题。对光学玻璃的物理化学性质、主要构成成分、粘弹性、低熔点及环保的发展趋势、预形体的选择进行综合分析;对模芯材料的开发、非球面模芯的单点金刚石车削技术、纳米磨削技术、超精密研抛技术、复合加工技术、镀膜材料、镀膜技术做了详细介绍;阐述模压成形技术及仿真技术的研究现状及最新进展;并对未来发展趋势进行预测与展望。     

条纹周期动态可调的通用型干涉仪

提出一种新型结构的通用型干涉仪,用于实现不同结构、不同形状的光学透镜、光学晶体等元件的快速目视观察与精确测量。该干涉仪利用可相对旋转的双光楔对条纹周期进行动态调制完成实时检测。以两块雅敏干涉平板为主体结构,在双光路中各自放入一对楔角完全相同的光楔对,建立条纹周期和条纹倾斜方向与光楔对相对旋转角度之间的关系,并采用光学晶体畴反转实时检测验证干涉仪的测量性能。试验结果表明,干涉仪的相位检测精度约为0.2 rad(λ/30),条纹周期(一对黑白条纹)为0.105~5.993 mm/pair,光路中光楔对的相对转角可在0~179°调节。干涉仪具有完全对称的光路结构,由于较高的稳定性和抗干扰能力,可针对不同类型光学元件的结构特点进行条纹周期的实时调制,并可达到较高的检测精度。     

蓝宝石基片的磁流变化学抛光试验研究

分析了磁流变化学抛光的加工机理,对蓝宝石基片的磁流变化学抛光进行了试验研究。结果表明:磁流变化学抛光可将蓝宝石基片加工到亚纳米级粗糙度的超光滑镜面,材料去除率受化学反应速率和剪切去除作用共同影响,化学反应速率越快,剪切去除作用越强,材料去除率越高;混有硅胶溶液与α-Al2O3磨料的磁流变化学抛光液去除率最高;材料去除率随工作间隙,励磁间隙以及加工时间的增大而减少,随铁粉浓度减少而减少;利用磁流变化学抛光方法加工蓝宝石基片可获得Ra 0.3 nm的超光滑表面。     

应用弹性砂轮对铝合金镜面磨削工艺研究

目的解决铝合金手机外壳传统抛光工艺中存在的抛光效率低等问题。方法采用聚氨酯弹性砂轮对6061铝合金进行了磨削加工,使用正交试验研究了磨料粒度、进给速度、切削深度、砂轮线速度对加工表面粗糙度及材料去除率的影响。试验中使用折线走刀方式进行加工,可减轻磨料分布不均带来的影响。使用白光干涉仪测量了加工后表面的粗糙度,通过计算单位时间内工件的质量变化得出了去除率,并通过对结果的综合优化得出了最优工艺参数。结果在选取的16组磨削工艺参数中,可获得的最低表面粗糙度为44.87 nm,最大去除率为0.329 g/min。对表面粗糙度影响最大的因素为磨料粒度,影响最小的因素为进给速度;对材料去除率影响最大的因素为切削深度,影响最小的为进给速度。经过综合优化,最佳工艺参数组合为:砂轮600#,转速2000 r/min,切削深度0.04 mm,进给速度20 mm/min。结论弹性聚氨酯砂轮应用于铝合金磨削可提高加工表面质量,可简化工艺流程,节省备料和安装调整时间,从而提高效率。     

“高表面完整性加工”专题序言

正高表面完整性加工为各种超精密机械零件及光电元器件制造所必需,在提高产品的性能、质量及寿命等方面发挥着十分重要的作用。而超精密磨削、抛光及各种特种加工技术能够得到具有纳米级甚至亚纳米级表面粗糙度、亚微米级面形精度、极低亚表面损伤的高完整性表面,适用于晶体、金属、玻璃、陶     

五轴联动加工中进给速度的控制算法

目的研究刀具进给速度平稳性对五轴联动加工中复杂自由曲面表面粗糙度、轮廓精度的影响。方法首先对五轴联动机床运动过程中的空间线性插补原理进行了分析,推导出插补周期内各轴的分解速度数学模型。根据数控系统中不同的速度指令方式以及刀具在空间的实际运动距离,分端铣和侧铣两种情况,分别建立了刀具空间运动的实际速度计算模型,然后根据机床各轴的最高速度及加速度约束条件,对各轴分速度、分加速度进行校核处理,最终求得刀具实际的合成速度。最后,基于后置处理技术,用开发的专用后置处理软件进行刀位源代码后置处理,采用某叶轮试件进行了验证,并对实验结果进行了分析。结果在复杂曲面加工中,稳定的表面进给速度会获得较高的表面质量及轮廓精度,曲面曲率变化越大,速度变化对加工质量的影响越大。在同等条件下切削,刀具采用恒表面速度与采用恒进给速度相比,获得的叶片进出汽边轮廓误差值由0.1 mm减小为0.04 mm。结论在五轴联动加工中,越稳定的表面进给速度,越能获得较高的表面质量和轮廓精度,对于曲率变化较大的复杂曲面,需要严格控制刀具的进给速度,尽量获得稳定的表面速度以减少过切值,从而提高零件表面质量。     

结合ELID磨削与磁流变光整加工的单晶硅反射镜超精密制造技术

分析了在线电解修整（ELID）磨削和磁流变光整加工（MRF）的加工原理与特点，充分结合这2种技术的优点对单晶硅反射镜进行纳米级精度的组合加工．首先进行ELID高效率磨削，在线检测工件表面误差后进行补偿磨削，使反射镜面加工成形，并获得较好的形状精度和表面质量．然后，利用磁流变技术进行确定性的光整加工，以减少反射镜的亚表面损伤，使加工表面的形状精度与表面粗糙度得到很大提高与改善．利用该组合工艺，对硅反射镜进行了系列的加工实验，高效率地得到了低于1nmRMS的表面粗糙度和69nmp-V形状精度的工件表面．     

磨料射流表面抛光研究综述

作为精密超精密光学制造工艺过程中的一个重要环节,各种新型表面抛光方法与工艺始终吸引着科研人员不断深入研究与探索。磨料射流抛光方法为小型复杂零件的表面抛光提供了一个新思路,成为精密超精密光学加工技术的重要组成部分。对磨料射流表面抛光过程中衍生的磨料水射流抛光、磁射流抛光、负压吸流抛光、磨料气射流抛光、冰粒水射流抛光、纳米胶体射流抛光的抛光原理、方法及特点进行了综述,分析了各射流表面抛光技术材料去除的最新发展;从加工原理、磨料选择、抛光精度、数学模型等方面对上述新型射流抛光技术进行深入分析与比较,其中磁射流抛光、纳米胶体射流抛光、磨料水射流抛光的抛光精度较高,可以实现表面粗糙度纳米级的超精密抛光,而磨料气射流抛光、冰粒射流抛光从加工成本上来讲则相对较低。最后,对磨料射流表面抛光在去除函数优化、精度效率的提高、应用范围扩展、在线检测、商业化应用等方面的发展趋势进行了预测。     

一种光学材料高效超精密加工方法

提出了结合磁流变光整加工(MRF)与在线电解修整(ELID)磨削对各种光学材料进行超精密加工的方法,即采用ELID磨削进行预抛光以获得高质量表面,然后采用MRF进行精密抛光以进一步减小表面粗糙度和形状误差.利用该组合工艺对BK7玻璃、硅晶玻璃、碳化硅等光学材料进行了超精密加工实验,可以在短时间内使光学材料工件表面得到亚纳米级的表面粗糙度和峰谷值为λ/20(λ为单位波长,λ=632.8nm)的形状精度.