軌跡成形法加工非球面光學零件原理的研究.pdf

1、非球面光學零件加工是當前國內外公認的難題。為了解決非球面光學零件加工難、成本高的問題，現(xiàn)已研究出的加工方法有幾十種。從發(fā)展歷史看，大體上是從手工加工方法，發(fā)展到軌跡成形的機械加工方法，再發(fā)展到當前的數(shù)控加工方法、塑料注塑和玻璃模壓加工方法。 為了實現(xiàn)利用圓錐曲線加工二次非球面的技術，本文重點以如下四個方面的研究作為主要內容：首先要解決光學設計者給定的任何具體的二次曲線，根據(jù)給定曲線的參數(shù)e和p，能夠從圓錐體上截取所需的二次曲線的

2、理論問題；其次要解決在加工過程中如何把截取的軌跡精確快速地轉移到工件上去的方法；三是要解決如何設計出能夠保證加工要求的設備結構；四是要解決具體實施加工的一系列工藝問題。通過完成上述的研究內容，達到驗證軌跡成形法加工非球面光學零件新原理的正確性、可行性和實用性的目的。 為此，本研究首先進行了多方面的理論分析和研究，對研制的原理驗證樣機進行了完善，在其上進行了必要的工藝試驗和加工，對加工件進行了檢測，檢測結果證明了該加工原理的正確性

3、、可行性。在此基礎上，設計了基于該原理的產品化機床的裝配圖。 作為本項研究的主要成果，首先在理論方面的成果有：由給定的二次曲線參數(shù)e和p，推導出從任意圓錐體上截取給定的二次曲線的數(shù)學公式；建立了截取參數(shù)的誤差與二次非球面的面形誤差關系的數(shù)學模型；推導出截取參數(shù)誤差與非球面度關系的數(shù)學公式；對現(xiàn)今數(shù)控加工技術中影響工件加工誤差的因素進行了分析，闡述了數(shù)控加工成本高的原因。并與軌跡成形法加工進行了比較，從而闡明了軌跡成形法的特點，為

4、軌跡成形法的應用奠定了必要的基礎。 二是歸納出軌跡成形法有四個基本要素，即不同形狀的截取體刀口、不同形狀的砂輪、砂輪與工件的相對位置和走刀方式的不同等，這四個不同要素的組合，產生不同的軌跡成形機構。因而對不同組合進行了分析，并提出了最佳組合方案等。在此基礎上完善了原理試驗樣機。 三是在原理試驗樣機上加工出了非球面零件，檢測結果驗證了該加工原理的正確性。 四是采用最佳組合方案，進行了軌跡成形法加工凸/凹非球面機床的

5、設計。利用齊次坐標變換方法，建立了該機床的誤差傳遞模型，并對加工誤差進行了預測，可以達到1.97μm的量級，具有實用價值。 由上述的研究成果，可以得出如下結論：軌跡成形法加工非球面光學零件的新原理是正確的、可行的，在現(xiàn)有的基礎上，采取必要的措施，完全可以使應用該原理設計的機床具有實用價值。 非球面光學零件加工技術是一門多學科交叉，需要解決的問題很多的高新技術。由于時間和經(jīng)費限制，本研究只能涉及到原理及驗證的研究，所以作者