本文關(guān)鍵詞：復雜曲面拋光工藝研究

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【摘要】：新型光學系統(tǒng)對復雜光學曲面元件的表面質(zhì)量和加工精度等提出了更高的要求,復雜曲面的應用能夠使光學系統(tǒng)具備設(shè)計靈活、性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)緊湊以及裝配簡單等特點。然而工件面型復雜性的提高,勢必會增加加工工藝的難度。復雜光學曲面的拋光主要以表面的光整、亞表面損傷去除和表面的面型修正為主要目標。復雜曲面的拋光質(zhì)量與拋光策略的選取、機床精度、曲面測量方法、拋光路徑規(guī)劃、駐留時間計算、拋光液與拋光工具的確定等緊密相關(guān)。本文主要從復雜曲面軌跡規(guī)劃、軌跡點加工余量計算、拋光駐留時間計算以及材料去除區(qū)域確定這四個方面來研究復雜光學曲面的拋光工藝。準確地計算軌跡點的加工余量是拋光工藝中精確計算拋光駐留時間的關(guān)鍵�？紤]到自由曲面不能用確定數(shù)學解析式表示的特點,通過插值和曲面局部擬合算法,獲得了軌跡點處的加工余量,相比于其他計算方法具有明顯的優(yōu)勢。后續(xù)又將通過曲面擬合法所獲得加工余量應用到了最小二乘法計算駐留時間的過程中,取得了較好的效果。通過定點拋光實驗驗證了軌跡點處材料去除區(qū)域與理論接觸區(qū)域不一致的情況,并且基于對材料去除區(qū)域與理論接觸區(qū)域的誤差分析,引入了材料去除區(qū)域修正系數(shù),并將該修正系數(shù)用到了回轉(zhuǎn)對稱非球面上同心圓軌跡規(guī)劃算法之中,對改善相鄰軌跡間去除區(qū)域重疊率的均勻性起到了較大的作用,這有助于提高超精密拋光的精度和效率。應用普通同心圓軌跡對回轉(zhuǎn)對稱非球面進行拋光時,由于回轉(zhuǎn)對稱非球面曲率變化較大,往往導致被加工表面出現(xiàn)未加工或加工不均勻的現(xiàn)象。通過優(yōu)化同心圓軌跡,基于相鄰軌跡間材料去除區(qū)域重疊率算法的定義,通過引入材料去除區(qū)域修正系數(shù),提出了修正重疊率�；谠撔拚惴�,實現(xiàn)了回轉(zhuǎn)對稱非球面上相鄰軌跡間去除區(qū)域在一定范圍內(nèi)的等重疊率,并且提出了定量等重疊同心圓軌跡規(guī)劃方法,有效提高了拋光軌跡材料去除的均勻穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：復雜曲面 加工余量 軌跡規(guī)劃 駐留時間 等重疊率 去除區(qū)域 同心圓軌跡
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH74
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題來源11
• 1.2 課題的研究背景及意義11-12
• 1.3 國內(nèi)外拋光技術(shù)研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3.1 磁流變拋光12-13
• 1.3.2 磨料射流拋光13-14
• 1.3.3 離子束拋光14-15
• 1.3.4 氣囊拋光15-16
• 1.3.5 計算機控制小磨頭拋光16-17
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 復雜曲面加工余量確定19-31
• 2.1 光學三反鏡自由曲面余量模型建立19-21
• 2.2 加工余量仿真計算與比較21-27
• 2.2.1 基于UG軟件的加工余量計算21-22
• 2.2.2 基于MATLAB軟件的加工余量計算22-26
• 2.2.3 蔡司專業(yè)軟件加工余量計算26-27
• 2.3 不同加工軌跡間距對加工余量的影響27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-31
• 第3章 復雜曲面駐留時間計算31-43
• 3.1 拋光機理及其Preston假設(shè)31-32
• 3.2 球形拋光工具頭材料去除函數(shù)建模32-36
• 3.2.1 球形拋光工具頭接觸區(qū)域確定32-33
• 3.2.2 球形拋光工具頭去除輪廓函數(shù)確定33-36
• 3.3 計算機控制拋光駐留時間計算36-42
• 3.3.1 駐留時間理論分析36-38
• 3.3.2 駐留時間計算38-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 球形工具頭材料去除區(qū)域修正分析43-53
• 4.1 球形拋光工具頭材料去除區(qū)域確定43-44
• 4.2 材料去除區(qū)域驗證分析44-50
• 4.2.1 圓球與平面接觸模型建立45-47
• 4.2.2 圓球與圓柱形凹面接觸模型建立47-48
• 4.2.3 圓球與圓柱接觸模型建立48-50
• 4.3 軌跡點材料去除區(qū)域大小分析及修正系數(shù)確定50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-53
• 第5章 回轉(zhuǎn)對稱非球面同心圓軌跡規(guī)劃優(yōu)化研究53-73
• 5.1 回轉(zhuǎn)對稱非球面上普通同心圓軌跡規(guī)劃分析53-54
• 5.2 同心圓軌跡間材料去除區(qū)域變化情況的量化分析54-60
• 5.2.1 修正重疊率定義54-55
• 5.2.2 同心圓軌跡間行距大小對去除區(qū)域重疊率的影響55-58
• 5.2.3 去除區(qū)域大小對軌跡間去除區(qū)域重疊率的影響58-60
• 5.3 回轉(zhuǎn)對稱非球面等重疊率同心圓軌跡規(guī)劃仿真分析60-64
• 5.3.1 變行距同心圓軌跡規(guī)劃60-62
• 5.3.2 等重疊率同心圓軌跡規(guī)劃仿真分析62-64
• 5.4 回轉(zhuǎn)對稱非球面定量等重疊率同心圓軌跡規(guī)劃分析64-67
• 5.5 影響去除區(qū)域重疊率變化因素分析67-71
• 5.5.1 工具頭材料屬性對相鄰軌跡間重疊率的影響68-70
• 5.5.2 工件材料屬性對相鄰軌跡間重疊率的影響70-71
• 5.6 本章小結(jié)71-73
• 第6章 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 全文總結(jié)73
• 6.2 研究展望73-75
• 參考文獻75-81
• 攻讀碩士期間發(fā)表學術(shù)論文情況81-83
• 致謝83

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本文編號：810050