超精密加工技术的发展及对策

介绍超精密加工及其应用背景,发展动向,以及超精密加工关键技术的一些最新成果,从超精密加工技术推广应用的角度阐述其模块化,廉价化发展趋势,同时就如何发展诸如模块化部件,执行系统,测量控制和环境控制等超精密加工关键技术提出一些新的观点和方法。     

复合节流的静压导轨设计及其稳定性分析

就表面复合节流方式的静压导轨建立一维流动数学模型,从理论上推导出其承载能力与刚度的计算方法。根据气体质量变化连续性特点,建立了表面复合节流方式的静压导轨动态方程,由此对表面复合节流方式的静压导轨进行了稳定性分析,为表面复合节流方式的静压导轨的设计提供了一种理论计算方法。     

刀具对中误差对离轴抛物面镜慢刀伺服车削加工的影响

离轴抛物面镜单件高效加工是离轴三反消像散(TMA)结构光学系统的技术难点之一.单点金刚石慢刀伺服车削加工技术可用于离轴非球面加工,加工尺寸范围较大,加工精度较高.此工艺制造的离轴抛物面面型精度可达到亚微米级,粗糙度达到纳米级.因此,可直接用于红外光学应用,若经后续抛光则可用于空间望远镜等更高精度需求的场合.介绍了慢刀伺服车削加工离轴抛物面镜的在轴加工方法,理论推导了刀具对中误差所带来的面形误差的极值分布规律.仿真研究进一步揭示了工件中心区域面形误差的详细分布.实验数据与理论结果和仿真计算结果均吻合.     

自由曲面光学器件检测技术

自由曲面光学器件尽管有其突出的优点,但还远不能进入到现代光学系统的主流中去,问题之一就是精密检测．自由曲面光学器件的检测对于其精密加工不可或缺,并且两者通常具有不可分割的联系．文中阐述了与不同加工阶段相关的自由曲面光学器件检测中的问题和对策．在抛光前后宜分别采用坐标测量机和光学干涉仪,两种方法都存在一些问题有待解决．实际上坐标测量方法是近十几年来自由曲面测量的主流,这方面的研究主要集中于定位、误差补偿及采样策略等问题上．相比之下,自由曲面光学器件的光学测试是一个新的技术,其中不仅是分析软件上的存在问题,首要的还是缺乏适当的测量手段．尽管也可应用专门的轮廓测量仪,但它还存在诸多限制．结合子孔径拼接技术的干涉仪在某些自由曲面光学器件的测量中前景良好,不过对于更复杂的曲面,它同样无法进行测量．     

光学非球面加工中研抛盘尺寸合理选择的研究

在光学非球面研抛加工中,研抛盘尺寸的合理选择是面形误差有效收敛的关键参数之一。在其他工艺条件保持不变的情况下,推导出了研抛盘的径厚比、弹性模量与工件表面的法向非球面度、法向矢高之间的解析关系;并根据加工过程中的进给步距和不同波长面形误差的特征分析了研抛盘直径的合理取值范围。     

Magnetorheological finishing of low-gradient curved surfaces based on four-axis linkage technique

Based on the distribution characteristic of magnetic field along the polish wheel,the four-axis linkage technique is advanced to replace a standard five-axis one to figure low-gradient optical surfaces with a raster tool-path in magnetorheological finishing （MRF）.After introducing the fundaments of such simplification,the figuring reachability of a four-axis system for the low-gradient optics was theoretically analyzed.Further validation including magnetic field intensity and influence function characteristic was performed to establish its application.To demonstrate the correctness,feasibility and applicability of such technique,a K4 spherical part was figured by two iterations of MRF with surface form error improved to 0.219λ PV and 0.027λ RMS.Meanwhile,the surface roughness was also improved a lot in MRF process.These theoretical analyses and experimental results both indicate that high form accuracy and excellent surface quality can be obtained by using the four-axis linkage technique in the process of figuring low-gradient optical elements,and the four-axis linkage system undoubtedly is much more easy to control and much more economical.     

复杂曲面快轴伺服加工技术

采用一种直线滚动导轨式快轴伺服系统对典型复杂曲面进行加工。介绍快轴试验样机结构和快轴控制系统控制算法。根据快轴伺服装置的简化模型求得快轴试验样机数学模型。分析快轴伺服系统控制模型,建立快轴伺服系统动刚度数学模型。通过理论仿真和实验研究系统控制参数对动刚度的影响规律,并对提高伺服动刚度后的快轴伺服系统进行性能测试。对典型复杂曲面进行快轴切削实验,验证了该快轴伺服系统加工复杂曲面的精度较高。     

基于CAD模型的工件定位算法研究

介绍了基于CAD模型的工件定位方法,利用代数学工具描述了三类工件定位问 题,给出了求解算法;从收敛性、精度、效率等方面出发进一步分析了算法的性能,对定位算法 进行了效率和收敛性方面的优化;给出了仿真实例.     

超精密加工机床新进展

介绍了超精密加工技术的特点及应用背景、当前超精密加工机床发展现状、国际著名的产品及研究中心。着重介绍了目前机床结构和部件、传动系统、检测环节、数控系统和环境控制等领域的最新研究水平和成果。从超精密加工技术推广应用的角度阐述了其精度目标和其模块化、廉价化发展趋势。     

局部多孔质气浮轴承的有限元方程收敛算法研究

有限元法在气浮轴承的特性研究中已经得到了广泛的应用，而比例分割法是解决有限元方程收敛的有效方法。针对局部多孔质气浮轴承重新推导了比例分割法，得到了新的比例分割因子。在分析此方法可能导致的方程非收敛情况的基础上，改进了比例分割法，从而使有限元方程可以在整个工作间隙内得到有效的收敛解。试验证明，当采用所提出的“混合比例分割法”时，能同时获得快的收敛速度和良好的一致收敛性。