發(fā)布時間：2020-03-27 14:09

【摘要】：目前,國內(nèi)外對小口徑非球面超精密磨削成形的誤差補(bǔ)償主要是通過經(jīng)驗來判斷補(bǔ)償值的,這種方法沒有從理論上解釋誤差產(chǎn)生的原因,無法得出具體的誤差數(shù)值。因此,對超精密磨削機(jī)床的誤差理論進(jìn)行系統(tǒng)的分析變得尤為重要。同時,非球面元件的微型超精密模具對磨削成形階段的要求也非常高,要求磨削的面形精度PV≤200 nm。因此,精確確控制磨削成形階段的面形精度、準(zhǔn)確分析各項誤差,是進(jìn)行高精度、高效率非球面成形必須解決的難題。針對這些問題,本文針對ASP005P納米磨床,以提高小口徑非球面磨削的精度為目標(biāo),對非球面磨削的誤差建模、精度分析及實驗驗證進(jìn)行研究。主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:(1)根據(jù)ASP005P納米磨床的結(jié)構(gòu)特征,結(jié)合對該機(jī)床的誤差分析結(jié)果,運(yùn)用多體系統(tǒng)理論和位姿特征創(chuàng)建該機(jī)床的通用誤差模型。然后,根據(jù)機(jī)床具體精度指標(biāo),并結(jié)合實際加工曲線方程,忽略模型中出現(xiàn)的所有二階小量,建立基于主要誤差源的實用小尺寸超精密非球面誤差模型。(2)根據(jù)評定曲面形狀誤差的最小二乘法原理,用MATLAB軟件建立各主要誤差源的誤差傳遞函數(shù)曲線,并對主要誤差因素進(jìn)行仿真研究。結(jié)果表明,機(jī)床x方向?qū)Φ墩`差和砂輪半徑誤差是影響工件面形精度的主要因素。然后,運(yùn)用軟件誤差補(bǔ)償理論,對主要誤差因素用MATLAB軟件創(chuàng)建誤差辨識程序,反求出最優(yōu)解的誤差值,為機(jī)床加工精度補(bǔ)償和誤差分析提供理論依據(jù)。(3)基于ASP005P納米磨床,選取理論上對面形精度影響差異很大的兩組工藝參數(shù)(x方向?qū)Φ墩`差和y方向?qū)Φ墩`差)作為變量進(jìn)行驗證實驗,通過對比實驗結(jié)果與模型理論計算結(jié)果之間的差異,證明其對面形精度的影響與仿真結(jié)果是一致的,誤差模型和仿真辨識結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
【圖文】：

設(shè)備的目標(biāo)，爭取早日使我國的精密與超精密加工技術(shù)達(dá)到世界一流水平。逡逑從上世紀(jì)６０年代起，很多發(fā)達(dá)國家就已經(jīng)開始著手研宄超精密非球面加工。逡逑美國最先開始展開超精密加工技術(shù)方面研究（圖１．１），生產(chǎn)世界上最早的超精密金逡逑剛石刀具，其超精密技術(shù)水平一直領(lǐng)先于其他國家。此外，英國的Ｃｒａｎｆｉｅｌｄ精密逡逑工程研究所（簡稱ＣＵＰＥ）在全球制造業(yè)領(lǐng)域里也享譽(yù)盛名，它已成為超精密加工技逡逑術(shù)領(lǐng)域里頂尖水平的代表之一，被評為全世界制造行業(yè)里重要研究圣地之一（圖逡逑１．２）。相對于美國和英國，日本在超精密加工技術(shù)的研究方面起步較晚，但是它在逡逑超精密加工技術(shù)的開展和進(jìn)步程度方面，卻是全世界發(fā)展最快的國家。日本主要逡逑研究的領(lǐng)域是民品工業(yè)應(yīng)用，它在圖象視覺、光電、聲波、辦公設(shè)備、微型電子逡逑和光學(xué)零件等方面的超精密加工技術(shù)在世界上非常先進(jìn)。另外，德國、韓國、臺逡逑灣、俄羅斯、瑞典等國家和地區(qū)在超精密加工制造方面也比較先進(jìn)［５】。逡逑圖１．１邋Ｎａｎｏｔｅｃｈ邋５００邋ＦＧ五軸聯(lián)動超精密邐圖〗．２邋ＫＤＲＭＦ－１０００磁流變拋光實驗機(jī)床逡逑自由曲面研磨機(jī)床（美國）逡逑我國超精密加工技術(shù)方面的研宄工作是于２０世紀(jì)８０年代初才逐漸開展的

逑咖逡逑ｔ２％邋－：＾：＾：ｒ邋＾逡逑圖１．３國內(nèi)第一臺大型超精密加工機(jī)床逡逑（ａ）北京機(jī)床研究所研制邐（ｂ）哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制逡逑圖１．４國內(nèi)早期自主研制的其他超精密加工設(shè)備逡逑設(shè)計、制造和檢測非球面零部件時所涉及到的工序比球面零部件更多、更復(fù)逡逑雜，使得研究過程的困難加大。當(dāng)進(jìn)行高精度、大批量生產(chǎn)微小非球面零部仲時，逡逑需耍特定的微型超精密模具，而特種模具的加工對磨削成形階段的要求丨卩常高，逡逑它的面形精度普遍要求達(dá)到幾十納米以下，并且要求極小的亞表面損傷、極高的逡逑形狀精度以及納米級以上的表面粗糙度。因而如何使成形加工具有高精度和高效逡逑率的特點，是一項緊切需要解決的技術(shù)難題｜７１。逡逑對面形精度的要求不高時，成形加工一般會采取注射成型技術(shù)或模壓成型技逡逑術(shù)。當(dāng)非球面加工精度要求較高時，需經(jīng)歷磨削、研磨和拋光這三個工藝，缺一逡逑不可。但是，實際加工過程中，，研拋加工的效率比磨削加工的效率低很多，消耗逡逑的時間也長很多
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH74

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本文編號：2603071