本文關(guān)鍵詞：高效公自轉(zhuǎn)輪式拋光技術(shù)結(jié)構(gòu)及工藝研究

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【摘要】：大口徑光學(xué)系統(tǒng)具有地面像元分辨率高,能量收集能力強(qiáng)的特點(diǎn),被廣泛用于新一代空間對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)。但是,目前航空航天普遍使用的大口徑、超大口徑光學(xué)元件,尤其是不具有一般玻璃水解特性的大口徑碳化硅元件,材料去除效率不足的問(wèn)題尤為突出。如何在保證加工精度的前提下,進(jìn)一步提高材料去除效率是目前大口徑光學(xué)加工中急需解決的難題。本文通過(guò)調(diào)研現(xiàn)有計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成形技術(shù),提出一種全新的公自轉(zhuǎn)輪式加工方式,能夠大幅提高加工時(shí)的材料去除效率,同時(shí)又可以保持穩(wěn)定的去除函數(shù),可以滿足粗拋光階段的大口徑非球面加工需求。新裝置通過(guò)使用輪式磨頭高速自轉(zhuǎn)的加工方式替代現(xiàn)有設(shè)備使用的平轉(zhuǎn)動(dòng)加工方式,相比傳統(tǒng)小磨頭加工方式具有以下優(yōu)點(diǎn):1.使用高速自轉(zhuǎn)磨頭進(jìn)行材料去除,同等去除函數(shù)束徑情況下相較傳統(tǒng)小磨頭加工方式去除效率更高。2.去除函數(shù)符合存在中心峰值的類高斯型分布,符合面形收斂要求。3.方便更換不同尺寸磨頭,使用大拋光輪實(shí)現(xiàn)高效去除,使用小拋光輪進(jìn)行高陡度非球面加工或者邊緣加工。4.與實(shí)驗(yàn)室矩陣算法兼容良好,可以實(shí)現(xiàn)高效去除和較高的面形收斂效率。5.機(jī)床終端響應(yīng)快速、更易控制。傳統(tǒng)行星運(yùn)動(dòng)磨頭由于離心運(yùn)動(dòng)使得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大,造成響應(yīng)速度較低,控制難度大。而公自轉(zhuǎn)輪式拋光裝置特有的運(yùn)動(dòng)方式使得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量更小,具有更快的響應(yīng)速度,可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的精確控制。根據(jù)相關(guān)工藝試驗(yàn),驗(yàn)證了本裝置能夠?qū)崿F(xiàn)SiC材料的高效去除,而且具有很好的去除穩(wěn)定性。根據(jù)去除函數(shù)進(jìn)行仿真加工的結(jié)果表明,在現(xiàn)有算法下,本裝置的去除函數(shù)具有很高的收斂效率和加工效率,具有解決現(xiàn)有大口徑光學(xué)元件制造效率低下難題的潛力。
【關(guān)鍵詞】：光學(xué)加工 計(jì)算機(jī)輔助表面成型 公自轉(zhuǎn)輪式拋光 去除函數(shù) 高效加工 MATLAB仿真 收斂效率
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH74
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 課題研究背景及意義11-13
• 1.2 非球面反射鏡加工技術(shù)簡(jiǎn)介13-21
• 1.2.1 傳統(tǒng)非球面加工工藝13-15
• 1.2.2 計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成型技術(shù)15-16
• 1.2.3 小磨頭技術(shù)16-17
• 1.2.4 應(yīng)力拋光技術(shù)17-18
• 1.2.5 應(yīng)力盤拋光技術(shù)18-19
• 1.2.6 磁流變拋光技術(shù)19-20
• 1.2.7 離子束拋光技術(shù)20-21
• 1.3 計(jì)算機(jī)控制表面成型技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀21-22
• 1.4 本論文的主要研究?jī)?nèi)容22-25
• 第2章 公自轉(zhuǎn)輪式拋光裝置設(shè)計(jì)及去除函數(shù)建模25-43
• 2.1 Preston假設(shè)25
• 2.2 行星拋光裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介25-29
• 2.3 公自轉(zhuǎn)輪式拋光工作原理及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介29-35
• 2.3.1 公自轉(zhuǎn)拋光裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介29-30
• 2.3.2 公自轉(zhuǎn)輪式拋光結(jié)構(gòu)機(jī)械設(shè)計(jì)30-33
• 2.3.3 輪式拋光磨頭接觸區(qū)域分析33-34
• 2.3.4 輪式磨頭拋光亞表面損傷估算34-35
• 2.4 公自轉(zhuǎn)輪式拋光去除函數(shù)仿真35-41
• 2.4.1 壓力分布建模36
• 2.4.2 速度分布建模36-39
• 2.4.3 去除函數(shù)仿真39-41
• 2.5 本章小結(jié)41-43
• 第3章 公自轉(zhuǎn)輪式拋光裝置工藝實(shí)驗(yàn)及影響參數(shù)研究43-59
• 3.1 實(shí)現(xiàn)公自轉(zhuǎn)輪式拋光代替裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介43-44
• 3.2 去除函數(shù)實(shí)驗(yàn)44-49
• 3.2.1 去除函數(shù)實(shí)驗(yàn)流程44-45
• 3.2.2 去除函數(shù)實(shí)驗(yàn)45-49
• 3.3 工藝參數(shù)對(duì)拋光去除結(jié)果的影響49-54
• 3.3.1 壓入深度對(duì)去除區(qū)域大小的影響51
• 3.3.2 壓入深度對(duì)拋光壓力的影響51-52
• 3.3.3 拋光速度對(duì)去除效率的影響52-53
• 3.3.4 壓入深度對(duì)去除效率的影響53-54
• 3.4 去除函數(shù)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)54-56
• 3.5 去除效率分析56-57
• 3.6 加工曲面能力分析57-58
• 3.7 替代裝置實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析58
• 3.8 本章小結(jié)58-59
• 第4章 仿真加工實(shí)驗(yàn)59-65
• 4.1 常用駐留時(shí)間算法59-60
• 4.2 矩陣代數(shù)加工模型60-61
• 4.3 仿真加工平面鏡61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-65
• 第5章 總結(jié)與展望65-67
• 5.1 論文研究成果和創(chuàng)新點(diǎn)65-66
• 5.2 研究方向展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況70-71
• 指導(dǎo)教師及作者簡(jiǎn)介71-72
• 致謝72

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