高精密光学元件磨床的加工与检测系统的开发

高精密平面磨床是加工光学非球面元件的一种重要途径.出于通用性和效率的考虑,开发一套面向光学非球面元件的高精密平面磨床的加工与检测系统,以此来实现光学非球面元件的精密加工.以自行开发研制的四轴数控高精密平面磨床为研究基础,采用模块化设计,选用Delphi 7为开发语言,运用Delphi 7和Matlab混合编程技术,搭建了加工与测量系统,实现了光学非球面元件的磨削加工、面形测量、磨削补偿以及环境检测等.实验结果表明,该系统可以满足光学元件的精密加工及检测,并具有较高的工作效率.     

数控辅助超精密定位工作平台的研究

在超精密加工中,需要亚微米乃至纳米级的定位,而常规的伺服电机驱动、精密滚珠丝杠传动方案的定位精度一般只能达到微米级.为提高数控进给装置的定位精度,在原有伺服进给定位装置的基础上,总结现有微定位补偿机构设计的不足,提出新的闭环伺服精密微位移补偿控制方案,以显著减小数控伺服进给装置的定位误差.设计的压电驱动微定位工作台具有纳米级位移分辨率和定位精度,静、动刚度好.试验表明,本系统设计的10μm行程微定位平台能很好地补偿数控滚珠丝杠副定位偏差,实现超精密加工的超精密进给要求.     

聚焦离子束加工单晶金刚石的亚表层损伤研究

为保证聚焦离子束(FIB)制造微细零部件或微刀具等的加工表面使用性能和使用寿命,研究了使用FIB技术加工单晶金刚石超硬材料的亚表层损伤。从粒子碰撞和能量交换两种角度分析了FIB加工亚表层损伤的形成原理,利用SRIM软件模拟了FIB加工单晶金刚石的离子轰击过程,确定了FIB亚表层损伤区域横截面半径,以及亚表层损伤深度。研究表明,理论上FIB加工金刚石靶材,其亚表层损伤截面半径不超过微米级零部件特征尺寸的2%,损伤深度不超过1%。     

PCD与PCBN刀具在精密与超精密加工中的应用

机械加工正朝着高速化、复合化、智能化及环保型方向发展 随着现代集成制造系统的问世以及切削速度不断提高 ,对刀具性能提出更高的要求 ,开发各种耐磨性优良能长时间进行稳定加工的超硬切削刀具是必然趋势 切削刀具逐步向高效加工、硬加工、干式加工、超精密加工和新型难加工材料加工的方向发展 PCD(PolycrystallineDiamond)刀具与PCBN(PolycrystallineCubicBoronNitride)刀具是实现精密和超精密加工的必备加工刀具 ,在生产实际中能加工出常规切削加工达不到的尺寸精度和表面粗糙度 ,研究PCD与PCBN刀具的使用符合客观生产实际的迫切需要 文中介绍了其切削规律和使用范围     

PCD与PCBN刀具在精密与超精密加工中的应用

机械加工正朝着高速化、复合化、智能化及环保型方向发展,随着现代集成制造系统的问世以及切削速度不断提高,对刀具性能提出更高的要求,开发各种耐磨性优良能长时间进行稳定加工的超硬切削刀具是必然趋势,切削刀具逐步向高效加工、硬加工、干式加工、超精密加工和新型难加工材料加工的方向发展,PCD（Polycrystalline Diamond）刀具与PCBN（Polycrystalline Cubic Boron Nitride）刀具是实现精密和超精密加工的必备加工刀具,在生产实际中能加工出常规切削加工达不到的尺寸精度和表面粗糙度,研究PCD与PCBN刀具的使用符合客观生产实际的迫切需要,文中介绍了其切削规律和使用范围。     

亚微米弹性微位移工作台系统的设计及其精度分析

精密微位移工作台系统是实现亚微米级定位精度的关键技术。文中推导出柔性铰 键在Ｒ≤ｔ条件下的理论设计公式，用该理论设计并研制了亚微米弹性微位移工作台及 其闭环控制系统，实验结果表明分辨率优于 ０．０１ μｍ，定位精度达±０．０３ｕｍ．满足亚 微米级定位精度的要求，从而证明了设计理论与实践相符。     

二元光学在凸非球面零件检测中的应用

分析使用多种透镜组合成补偿镜对非球面进行背部检验,在各种传统检测方法的基础上,研究了一种新的检测方法——使用二元光学元件(CGH)作为补偿镜来检测大口径凸非球面,从而降低加工精度和减小系统体积.讨论了二元光学的原理和设计方法,并给出设计实例.     

轨迹成形法加工非球面光学零件新技术的研究

为了解决非球面光学零件加工难的问题,提出了一种轨迹成形法加工非球面的新原理,并对其理论、成形机理及机床结构原理进行了研究;在研制出的原理样机上验证了原理的正确性、可行性和实用性,进而说明了该技术的优点。     

小口径非球面光学模具斜轴磨削加工试验研究

小口径非球面光学模具采用超精密斜轴磨削加工避免传统直交磨削法中砂轮轴与工件发生干涉的问题.选用碳化钨和不锈钢材料作为工件,采用斜轴磨削法,对小口径非球面光学模具磨削加工进行试验研究.结果表明:碳化钨模具获得的表面粗糙度和面形精度分别为R_a1 nm和PV 182 nm,不锈钢模具获得的表面粗糙度和面形精度分别为R_a4 nm和PV 304 nm,说明碳化钨模具的磨削效果明显优于不锈钢模具,且磨削后表面质量随工件转速、砂轮转速及砂轮粒度增加而变好,随磨削深度及进给深度增加而变差.     

超硬工具材料CAN及其应用

本文介绍了立方氮化绷(CBN)和它的组织结构、机械加工性能及其与金刚石性能的比较。通过CBN磨轮在硬齿面加工中应用的实例,说明CBN良好的机械加工性能及其在精密和超精密加工中的应用前景。同时也指出了CBN工具在应用中急待解决的问题。     

小型非球面超精密加工建模及控制技术研究

根据高精度小型非球面制造的需要,探讨了一种针对小型非球面元件的加工方法,并分析了实现数控加工控制的技术途径.根据非球面加工理论,基于工控机和Windows系统,用VB.NET开发实现了小型非球面数控加工控制软件.     

法线等距离线法加工二次旋转曲面光学零件的研究

为了解决非球面光学零件加工难的问题,提出了法线等距离线法加工二次旋转曲面的新原理,并对其理论、成形机理及机床结构原理进行了研究,进而说明了该技术的优点。     

基于在机测量的复杂曲面侧铣加工误差补偿研究

叶片类薄壁零件的加工误差测量与补偿,一直以来都是其精密加工的关键和难点。为了提高复杂曲面零件的加工效率与加工精度,采用基于在机测量的复杂曲面侧铣加工误差补偿方法。在复杂曲面零件侧铣加工后,测量并分析实际测点与设计曲面采样点间的误差。通过调整加工刀位实现复杂曲面侧铣加工的误差补偿。以一个叶片的侧铣加工与误差测量为实例,经侧铣加工、在线检测、误差分析、侧铣加工刀位调整、再加工测量等环节,通过实例零件的加工误差在机检测与调整刀位后的误差实验结果的比较,实例零件的加工精度有较大提高,验证了上述方法的有效性。     

旋转轴对称曲面的数学-光学性质研究

旋转轴对称曲面可以分为高次曲面和二次曲面。通过计算得出了它们子午截线的顶点曲率半径、子午法线像差、比较球面、非球面度以及非球面度梯度。从费马原理出发推导得出反射无像差点和透射无像差点二次曲面的方程式,分析了在反射无像差点时不同物距和像距情况的曲面面形,以及在平行光入射,且偏心率e=n／n’时透射无像差点的曲面面形和成像情况。这些特性对非球面光学系统设计、光学加工、光学检验方案的制定都有指导意义。     

基于DSP的伺服控制系统在非球面检测平台上的研究

根据高精度非球面表面检测的要求,提出一种用于微纳精度测量的非球面检测平台伺服控制系统.系统基于高性能数字信号处理器(以下简称DSP)芯片控制技术,采用德州仪器(Ti)公司的TMS320F2812运动控制开发板对三轴伺服电机进行实时控制.系统硬件上设计了DSP外围驱动电路,实现了对交流伺服系统的控制.反馈电路采用模块化设计,完成了对电机编码器和直线光栅尺输出信号的采集.在Windows操作系统下,用CCS2.0开发工具完成了DSP芯片软件上编程,包括数字比例-积分-微分(以下简称PID)算法,数字测速M/T法等,简化了外围硬件设计.系统具有完整的DSP芯片的运动函数编程以及硬件模块的扩展功能.最后通过实验在双轴工作平台上进行定位分析和稳定性仿真,系统达到较高的位置控制.     

影响非球面面形精度的因素分析

根据国内外非球面零件加工难的现状,其根本原因在于多数非球面光学零件很难找到可作为加工依据的准确轨迹,同时也很难找到使轨迹在加工过程中精确转移的方法。而且在加工中,保证面形精度也是最难的问题。本论文主要就非球面面形精度进行探讨。根据等距线公式建立了数学模型,得出保证加工精度时对截取参数选择的方法。     

自由曲面CNC高速高精加工

介绍了在ＣＮＣ系统上实现自由曲面加工运动轨迹直接插补控制的原理、方法与取得的成果，使ＣＮＣ系统具有对工程曲面的直接加工和工艺参数的修改适应能力与高速高精加工性能，直接使用类ＡＰＴ的高级语言，大大简化零件程序信息和加工辅助工作，使曲面精加工经济而高效．     

Research on Large Depth Diameter Ratio Ultra-precision Aspheric Grinding System

In this paper, the factors of affecting surface roughness and profiles accuracy of the machined larege depth diamter ratio aspheric surfaces in ultra-precision grinding process are analyzed theoretically. An ultra-precision aspheric grinding system is then designed and manufactured. Aerostatic form is adopted to build the spindle of the workpiece, transverse guideway, longitudinal guideway and the spindle of the grinder in this system. The following specification is achieved, such as the turning accuracy ...