本文關(guān)鍵詞：光學(xué)自由曲面單點(diǎn)金剛石超精密車削理論與技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 光學(xué)自由曲面 單點(diǎn)金剛石超精密車削 離軸拋物面 正弦環(huán)面 聚醚醚酮PEEK

【摘要】：光學(xué)自由曲面元件具有獨(dú)特的幾何結(jié)構(gòu)和光學(xué)成像效果，能夠顯著縮小所在設(shè)備的結(jié)構(gòu)，減輕設(shè)備重量，提高光學(xué)成像質(zhì)量，表現(xiàn)出了優(yōu)于傳統(tǒng)光學(xué)元件的優(yōu)越光學(xué)性能，在航天航空、空間光學(xué)、遙測(cè)、國(guó)防軍事、精密儀器等現(xiàn)代尖端技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用需求日益廣泛。但由于復(fù)雜的幾何外形，使其加工后的面型精度和表面粗糙度不易達(dá)到特定要求。目前，單點(diǎn)金剛石超精密車削技術(shù)被普遍認(rèn)為是加工光學(xué)自由曲面的一種有效方法，，采用該方法能夠高效率、高精度、低成本的加工出符合光學(xué)系統(tǒng)要求的納米級(jí)表面質(zhì)量的光學(xué)元件。本文針對(duì)單點(diǎn)金剛石超精密車削技術(shù)，著重對(duì)采用其加工光學(xué)自由曲面中的一些理論問(wèn)題進(jìn)行分析和研究。 自由曲面加工方式的選擇是由切削加工過(guò)程中刀具在待加工曲面表面上表現(xiàn)出的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性決定的，據(jù)此本文提出一種曲面動(dòng)態(tài)展開(kāi)分析法，將曲面及切削軌跡在X-θ-Z空間直角坐標(biāo)系下展開(kāi)，分析車削加工時(shí)機(jī)床各軸的運(yùn)動(dòng)特性，進(jìn)而選擇適宜的加工方式。 為避免刀具與工件發(fā)生干涉碰撞，結(jié)合提出的曲面動(dòng)態(tài)展開(kāi)分析法，建立了一種新的金剛石刀具參數(shù)選擇模型。研究的金剛石刀具參數(shù)主要包括：刀具的后角、刀尖的圓弧半徑和刀具的包角。 針對(duì)金剛石刀具的切削軌跡點(diǎn)生成問(wèn)題，由于傳統(tǒng)的等角度和等弧長(zhǎng)軌跡點(diǎn)生成法無(wú)法預(yù)測(cè)加工精度，因此本文提出了三種軌跡點(diǎn)生成優(yōu)化方法，分別為等角度與等弧長(zhǎng)組合優(yōu)化法、解析數(shù)學(xué)優(yōu)化法、反求與插補(bǔ)優(yōu)化法。仿真結(jié)果表明，等角度與等弧長(zhǎng)組合優(yōu)化法能夠極大地改善加工曲面的面形精度，而解析數(shù)學(xué)優(yōu)化法和反求與插補(bǔ)優(yōu)化法對(duì)整個(gè)加工曲面的面形精度能夠很好的預(yù)測(cè)與控制。對(duì)于刀具半徑補(bǔ)償，實(shí)為精確定位刀位點(diǎn)位置，本文利用空間向量的方法計(jì)算刀位點(diǎn)，以進(jìn)一步提高切削軌跡的生成精度。 裝夾定位誤差對(duì)光學(xué)自由曲面的超精密加工精度有重要影響，本文研究并分析了安裝過(guò)程中可能存在的影響加工精度的因素，分別建立了離軸安裝和同軸安裝兩種不同裝夾方法的誤差數(shù)學(xué)模型并對(duì)兩種模型進(jìn)行比較。 在車削試驗(yàn)部分，采用單點(diǎn)金剛石超精密車削技術(shù)切削離軸拋物面和正弦環(huán)面，并測(cè)量其表面粗糙度Ra和面形精度PV。測(cè)量結(jié)果表明，加工后曲面的Ra均能達(dá)到納米級(jí)，面形精度PV均能達(dá)到微米甚至亞微米級(jí)，符合光學(xué)曲面的質(zhì)量要求。 探究了單點(diǎn)金剛石超精密車削技術(shù)在新型塑材聚醚醚酮（PEEK）車削加工中的可加工性，三種PEEK材料：純PEEK、玻纖增強(qiáng)型PEEK和碳纖增強(qiáng)型PEEK經(jīng)車削加工后，三種平面的Ra和PV均可達(dá)到亞微米級(jí)。對(duì)于熱塑性材料PEEK，可說(shuō)明其具有良好的可切削加工性，單點(diǎn)金剛石超精密車削技術(shù)能夠很好的應(yīng)用在PEEK的超精密切削加工中。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG51

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 牛海濤,焦曉寧,程博聞;聚醚醚酮(PEEK)纖維的特性及其應(yīng)用[J];北京紡織;2004年03期

2 馬彥f ;;超精密加工綜述[J];電氣制造;2006年08期

3 李明月;張?zhí)祢?;聚醚醚酮織物的阻燃性能[J];紡織學(xué)報(bào);2010年01期

4 李明月;張?zhí)祢?馮欣;遲棟;;聚醚醚酮纖維及其織物的性能[J];紡織學(xué)報(bào);2012年05期

5 關(guān)朝亮;鐵貴鵬;尹自強(qiáng);;光學(xué)陣列器件的慢刀伺服車削加工技術(shù)[J];國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào);2009年04期

6 廖文林;戴一帆;周林;王建敏;袁征;解旭輝;;離子束拋光加工矩形離軸非球面鏡[J];國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào);2011年01期

7 袁哲俊;;國(guó)內(nèi)外精密加工技術(shù)最新進(jìn)展[J];工具技術(shù);2008年10期

8 張峰;;高精度離軸凸非球面反射鏡的加工及檢測(cè)[J];光學(xué)精密工程;2010年12期

9 張權(quán),張璞揚(yáng),郝沛明,孔祥蕾,丁厚月,林莉;大型非球面鏡的加工和檢測(cè)[J];光學(xué)技術(shù);2001年03期

10 宋淑梅,陳亞,呂學(xué)峰,姚春,張紅,姚國(guó)安;大口徑輕質(zhì)非球面反射鏡制造技術(shù)研究[J];光學(xué)技術(shù);2005年02期

本文編號(hào)：1242167