非球面三軸數(shù)控超精密磨削系統(tǒng)及加工技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代先進光學制造技術(shù)的迅速發(fā)展，非球面光學元件以其優(yōu)于球面的成像質(zhì)量和良好的空間結(jié)構(gòu)性能已廣泛的應用于現(xiàn)代軍事和民用產(chǎn)品中。近年來，空間光學系統(tǒng)非球面反射鏡的大型、輕質(zhì)化技術(shù)要求及民用非球面產(chǎn)品的小型化、批量化技術(shù)要求都對非球面加工技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)，微晶玻璃、光學晶體、超硬度鋼等硬脆、難加工材料的超精密非球面加工技術(shù)越來越成為限制其應用的瓶頸，因此迫切需要研究、開發(fā)可以適用于硬脆、難加工材料的非球面超精密磨削加工技術(shù)。
　　

2、本文主要針對三軸數(shù)控非球面磨削技術(shù)進行研究，采用計算機數(shù)控技術(shù)實現(xiàn)高表面質(zhì)量、高形狀精度非球面光學元件的高效和柔性自動化生產(chǎn)，使光學零件加工擺脫對熟練技術(shù)工人的依賴，真正實現(xiàn)非球面光學元件的確定性加工；并且，通過該技術(shù)直接加工成型的非球面模芯，可以實現(xiàn)光學玻璃、塑料等材料小口徑非球面光學元件的大批量生產(chǎn)，從而使加工費用得以降低，為實現(xiàn)光學非球面元件的批量化生產(chǎn)提供工藝技術(shù)保障。其具體研究內(nèi)容包括：
　　對難加工材料非球面超精密磨削

3、加工技術(shù)進行研究，在砂輪圓弧包絡(luò)加工原理上建立平行法磨削幾何模型與數(shù)學模型，并以該數(shù)學模型為加工原理，以哈爾濱工業(yè)大學研制的亞微米超精密車床為基礎(chǔ)，以滿足最終加工精度指標要求為設(shè)計原則，研制了三軸聯(lián)動難加工材料非球面超精密磨削加工系統(tǒng)。
　　針對平行法非球面磨削加工過程中面形精度影響因素和影響規(guī)律進行研究，建立了三軸聯(lián)動非球面磨削加工數(shù)學模型，利用B軸聯(lián)動技術(shù)從理論上消除非球面圓弧包絡(luò)加工時砂輪截面廓形誤差對非球面面形精度的影響，

4、同時還可以實現(xiàn)大陡度非球面的超精密磨削加工。
　　針對平行法磨削加工過程中工件表面的創(chuàng)成機理進行研究，在加工表面后續(xù)磨削刃創(chuàng)成原理上建立非球面平行法磨削加工工件表面最大谷底磨削深度數(shù)學模型，以此數(shù)學模型為基礎(chǔ)，通過仿真分析研究磨削過程中相關(guān)工藝參數(shù)對非球面零件表面粗糙度的影響規(guī)律，為實際非球面平行法磨削加工工藝參數(shù)優(yōu)化提供了理論依據(jù)。
　　以PMAC（可編程多軸控制器）為下位機控制中心，建立基于PC機的開放式三軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)