高速數(shù)控非球面加工技術(shù)研究.pdf

1、隨著國(guó)防工業(yè)、航空、民用光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種高精度的非球面光學(xué)元件越來(lái)越多地應(yīng)用于高性能要求的光學(xué)系統(tǒng)中。非球面光學(xué)元件具有矯正像差、簡(jiǎn)化系統(tǒng)、提高光學(xué)系統(tǒng)精度等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前，光學(xué)非球面器件的使用主要受到其加工精度、表面質(zhì)量和制造成本的限制。單點(diǎn)金剛石超精密車削加工技術(shù)以其高表面質(zhì)量、低制造成本成為超精密加工光學(xué)元件的熱點(diǎn)。 由于工件與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式?jīng)Q定了非球面的加工精度，本文針對(duì)光學(xué)非球面的加工機(jī)理，提出改善加工效率、提高加工

2、精度的加工方法，完成了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的搭建與測(cè)試實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，主要包括以下幾個(gè)方面： (1)從機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)原理著手，由直線導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)刀具，完成了刀具x軸高頻微進(jìn)給，主軸y軸的水平移動(dòng)，以及主軸的回轉(zhuǎn)所形成三軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的搭建。不僅可以提高復(fù)雜球面超精密加工的加工精度和加工效率，在此基礎(chǔ)上還提出了非球面切削中工件均勻切削量的控制方法。 (2)根據(jù)所搭建硬件系統(tǒng)的特征，設(shè)計(jì)了高精度非球面制造系統(tǒng)的軟件模塊，包括非球面切削加工的工件安裝定

3、位、加工軌跡規(guī)劃、加工精度影響因素控制整套流程以及人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)。 (3)分析了超精密切削加工中誤差產(chǎn)生的原因和規(guī)律，提出了一種補(bǔ)償加工方法：從誤差數(shù)據(jù)中分離出主軸長(zhǎng)度誤差、插補(bǔ)殘差等所引起的誤差，更新系統(tǒng)參數(shù)，將分離后剩余數(shù)據(jù)作為新的補(bǔ)償誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償加工。 最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明所搭建的機(jī)構(gòu)及調(diào)試的平臺(tái)能夠平穩(wěn)有效地運(yùn)動(dòng)，并且達(dá)到了誤差要求。本文的研究將為研制超精密加工設(shè)備，實(shí)現(xiàn)光學(xué)非球面元件的低成