本文關(guān)鍵詞：光學(xué)自由曲面表面形貌的預(yù)測(cè)算法及仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光學(xué)自由曲面是一種非回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)、形狀不規(guī)則的非球面，在光學(xué)系統(tǒng)中，它具有簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、改善性能、減少系統(tǒng)調(diào)試的復(fù)雜性等優(yōu)點(diǎn)，基于這些優(yōu)點(diǎn)，光學(xué)自由曲面被廣泛應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域和國(guó)防領(lǐng)域。目前，在加工光學(xué)自由曲面的方法中，應(yīng)用最多的是基于快速刀具伺服（FTS）的金剛石車(chē)削，近幾年國(guó)內(nèi)外對(duì)FTS的研究都取得了一定的進(jìn)展。光學(xué)自由曲面的表面面形精度決定了其使用性能，所以如何能提高加工工件的面形精度是目前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，而表面形貌是衡量表面面形精度一個(gè)重要指標(biāo)，所以對(duì)表面形貌進(jìn)行預(yù)測(cè)及仿真對(duì)光學(xué)自由曲面的實(shí)際加工具有一定的指導(dǎo)意義。 論文通過(guò)對(duì)基于FTS的金剛石車(chē)削加工光學(xué)自由曲面進(jìn)行研究，對(duì)刀具的刀尖形狀及刀具幾何參數(shù)進(jìn)行了選擇；針對(duì)課題組已研制的兩軸直線(xiàn)型FTS裝置，采用恒徑向進(jìn)給的刀具路徑規(guī)劃方法，推導(dǎo)出兩種以不同加工參數(shù)為變量的刀具路徑生成算法，并根據(jù)這兩種算法得到了各自的刀具路徑軌跡。 論文對(duì)光學(xué)自由曲面表面形貌的形成機(jī)理進(jìn)行了分析，得出表面殘留面積高度是影響表面形貌形成的一個(gè)重要因素。針對(duì)光學(xué)自由曲面表面存在的凹曲面、凸曲面和平面，分別建立了三種情況下理論表面殘留面積高度的數(shù)學(xué)模型；由于加工光學(xué)自由曲面屬于超精密加工范疇，考慮到實(shí)際加工中最小切削厚度的影響，建立了超精密加工光學(xué)自由曲面的實(shí)際最大殘留高度的數(shù)學(xué)模型。將實(shí)際殘留面積高度與刀具路徑規(guī)劃相結(jié)合，提出了一種新的表面形貌預(yù)測(cè)算法，并根據(jù)預(yù)測(cè)算法利用Visual Studio軟件和MATALB軟件以環(huán)曲面為例進(jìn)行了表面形貌的仿真。 通過(guò)對(duì)表面形貌的測(cè)量及評(píng)定方法的分析，研究了采用面形誤差對(duì)自由曲面表面形貌進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法，選取常用的評(píng)定參數(shù)波峰波谷值（PV值），并通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算，得到了加工光學(xué)自由曲面的切削參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度）以及刀具幾何參數(shù)（刀尖圓弧半徑）對(duì)工件表面面形誤差的影響規(guī)律。 綜合論文的研究工作，根據(jù)實(shí)際加工情況，選用合適的刀具路徑算法時(shí)，能夠提高加工效率；應(yīng)用推導(dǎo)的表面形貌預(yù)測(cè)算法并與刀具路徑軌跡相結(jié)合，，能更好的仿真出實(shí)際加工后工件的表面形貌；通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算得到了主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度以及刀尖圓弧半徑對(duì)面形誤差的影響規(guī)律，為實(shí)際加工時(shí)切削工藝參數(shù)的選取提供了理論依據(jù)，結(jié)合實(shí)際加工自由曲面的情況，當(dāng)選取的較高的主軸轉(zhuǎn)速、較小的進(jìn)給速度以及較大的刀尖圓弧半徑時(shí)，就能夠獲得較好的工件表面。
【關(guān)鍵詞】：光學(xué)自由曲面 預(yù)測(cè)算法 表面形貌 仿真 快速刀具伺服
【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】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TH161.1;TG51
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 研究背景和意義10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 光學(xué)自由曲面加工的刀具路徑規(guī)劃13-14
• 1.2.2 光學(xué)自由曲面的表面形貌預(yù)測(cè)14-17
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容17
• 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)17-20
• 第2章 FTS車(chē)削光學(xué)自由曲面的刀具路徑算法20-36
• 2.1 FTS車(chē)削光學(xué)自由曲面的刀具選取20-26
• 2.1.1 刀具材料的選擇21-22
• 2.1.2 刀尖輪廓的選擇22-23
• 2.1.3 刀具參數(shù)的選擇23-26
• 2.2 刀具路徑生成算法26-34
• 2.2.1 刀位點(diǎn)與刀觸點(diǎn)的關(guān)系26-28
• 2.2.2 刀具路徑生成算法28-34
• 2.3 本章小結(jié)34-36
• 第3章 自由曲面的三維表面形貌預(yù)測(cè)算法36-54
• 3.1 加工表面的殘留面積高度生成機(jī)理36-38
• 3.2 FTS車(chē)削表面殘留高度的建模38-43
• 3.2.1 FTS車(chē)削時(shí)工件表面理論殘留高度38-40
• 3.2.2 FTS車(chē)削時(shí)工件表面實(shí)際最大殘留高度40-43
• 3.3 三維表面形貌的預(yù)測(cè)算法43-46
• 3.4 表面形貌的仿真實(shí)例46-52
• 3.4.1 環(huán)曲面的理論模型46-47
• 3.4.2 光學(xué)零件的表面形貌仿真47-52
• 3.5 本章小結(jié)52-54
• 第4章 對(duì)工件表面形貌的評(píng)定及分析54-72
• 4.1 三維表面形貌的測(cè)量54-55
• 4.2 三維表面形貌的評(píng)定55-58
• 4.2.1 三維表面評(píng)定的粗糙度參數(shù)57-58
• 4.2.2 三維表面評(píng)定的面形誤差58
• 4.3 三維表面面形誤差的分析和計(jì)算58-70
• 4.3.1 主軸轉(zhuǎn)速對(duì)面形誤差的影響59-63
• 4.3.2 進(jìn)給速度對(duì)面形誤差的影響63-66
• 4.3.3 刀尖圓弧半徑對(duì)面形誤差的影響66-70
• 4.4 本章小結(jié)70-72
• 第5章 全文總結(jié)與展望72-74
• 5.1 本文的研究工作及結(jié)論72-73
• 5.2 未來(lái)研究工作展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 在學(xué)期間的科研成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78-80
• 致謝80

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：光學(xué)自由曲面表面形貌的預(yù)測(cè)算法及仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：416779