大口径非球面SiC反射镜磨削工艺优化
本文关键词: 大口径SiC反射镜 工艺优化 面形误差 亚表面损伤 磨削效率 出处:《哈尔滨工业大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着人类对太空的探索,对观测设备的成像性能要求越来越高。基于反应烧结SiC陶瓷材料的良好特性,现在已经成为主反射镜的首选材料。SiC反射镜的镜面形状和尺寸决定了观测设备的成像质量。故制造大口径SiC非球面反射镜和提高反射镜的形状精度是改善成像质量的重要途径。大口径反射镜的磨削加工效率低,砂轮磨损严重,非球面面形较差,镜坯亚表面损伤严重。故提高非球面面形精度,降低非球面亚表面损伤以及提高磨削效率具有重要意义。本文针对大口径SiC非球面反射镜磨削加工过程进行优化,改善面形,减少损伤,并提高效率。在圆弧砂轮以螺旋式运动轨迹加工非球面工件时,在母线方向建立了考虑砂轮径向磨损量的残余高度模型,在此基础上建立了面形误差模型,分析了各工艺参数对面形误差的影响规律,进行了圆弧砂轮磨削非球面反射镜实验,验证了面形误差模型的正确性,并使用修正系数对模型进行了修正;为了推导砂轮径向磨损,进行了磨削比实验研究,建立了磨削比回归方程。面形误差模型的建立为磨削工艺优化提供理论基础。通过反应烧结SiC陶瓷平面磨削实验,研究了磨削加工后SiC陶瓷的表面/亚表面质量。研究了不同工艺参数下SiC陶瓷的亚表面裂纹深度、表面破碎层深度以及材料的去除机理,并对不同参数下的表面质量进行了对比分析,分析了工艺参数对亚表面裂纹深度、表面破碎层深度以及表面粗糙度的影响规律;实现了工艺参数的优化,得到了参数最优解。亚表面损伤的研究及工艺参数的优化为磨削加工参数的选择奠定了理论基础。提出了大口径反射镜的磨削加工工艺的优化策略,包括磨削方式的分析与选择,砂轮运动轨迹的分析与选择,基于砂轮磨损的面形误差补偿模型的建立,基于改变进给速度的等残余高度优化,磨削层厚度的分析与选择,磨削效率的分析与计算;通过工艺优化策略,实现了大口径SiC反射镜磨削加工工艺的优化,对比分析了优化与正常加工下的面形误差与磨削加工效率,改善了非球面的面形精度,降低了亚表面损伤深度,提高了加工效率。最终形成了适合于大口径反射镜磨削加工的优化策略。
[Abstract]:With the exploration of space, the imaging performance of observation equipment is becoming more and more high. Based on the good characteristics of reactive sintering SiC ceramic materials. The shape and size of sic mirror, which has become the preferred material for the main mirror, determines the imaging quality of the observation equipment. Therefore, the shape accuracy of the large aperture SiC aspheric mirror and the improvement of the shape accuracy of the mirror are obtained. The grinding efficiency of large aperture mirror is low. The grinding wheel is worn seriously, the aspheric surface is poor, and the subsurface damage of the mirror blank is serious, so the accuracy of the aspheric surface is improved. It is important to reduce aspheric subsurface damage and improve grinding efficiency. In this paper, the grinding process of large aperture SiC aspheric mirror is optimized to improve the surface shape and reduce the damage. In order to improve the efficiency, the residual height model considering the radial wear of grinding wheel is established in the direction of busbar, and the surface error model is established on the basis of the helical track of arc grinding wheel processing aspheric workpiece. The influence law of the surface shape error of each technological parameter is analyzed, and the experiment of grinding aspheric mirror with arc grinding wheel is carried out, which verifies the correctness of the surface shape error model and modifies the model by using the correction coefficient. In order to deduce the radial wear of grinding wheel, the grinding ratio is studied experimentally. The regression equation of grinding ratio is established. The surface error model provides a theoretical basis for the optimization of grinding process. The experiments of surface grinding of reactive sintering SiC ceramics are carried out. The surface / subsurface quality of SiC ceramics after grinding was studied, and the depth of subsurface crack, the depth of surface fracture layer and the removal mechanism of SiC ceramics were studied under different technological parameters. The surface quality under different parameters is compared and analyzed. The influence of process parameters on the depth of subsurface crack, the depth of surface fracture layer and the surface roughness are analyzed. The process parameters are optimized. The research of subsurface damage and the optimization of technological parameters lay a theoretical foundation for the selection of grinding parameters. The optimization strategy of grinding process for large aperture mirror is put forward. Including grinding mode analysis and selection, grinding wheel motion track analysis and selection, grinding wheel wear based on the establishment of surface error compensation model, based on the change of feed speed and other residual height optimization. Analysis and selection of grinding layer thickness, analysis and calculation of grinding efficiency; The grinding process of large diameter SiC mirror is optimized by the process optimization strategy. The surface shape error and grinding efficiency of the optimized and normal machining are compared and analyzed, and the surface shape accuracy of the aspheric surface is improved. The subsurface damage depth is reduced and the machining efficiency is improved. Finally, an optimization strategy suitable for the grinding of large aperture mirror is formed.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ174.6
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 顾敏芝,何良芳;中等口径光学非球面的高效研抛技术[J];光学仪器;2005年01期
2 何玉松;赵学森;李增强;姚洪辉;孙涛;;基于刀具摆动进给的非球面加工形貌仿真[J];航空精密制造技术;2012年04期
3 张健;代雷;王飞;王立朋;;小磨头自适应抛光抑制高精度非球面中频误差[J];光学学报;2013年08期
4 侯朝桢;姚以峰;冯之敬;;微机控制光学非球面加工[J];新技术新工艺;1991年01期
5 王勤;余景池;胡祖元;;非球面复制成型技术的研究[J];光学技术;2006年01期
6 詹建明;章民庆;;非球面柔顺研抛的边缘效应机理研究[J];中国机械工程;2013年12期
7 林银森,,林荔;高屈光度眼用透镜的非球面化模式[J];光学技术;1996年03期
8 程灏波,张学军,郑立功,张峰,范镝;非球面研磨阶段检测技术的优化[J];航空精密制造技术;2002年06期
9 黄大刚;王宝光;辛运帏;;从测量值计算非球面参数[J];纳米技术与精密工程;2008年03期
10 谢仁宁,郭隐彪,黄浩;基于高精度非球面测量的数据采集与处理系统研究[J];厦门大学学报(自然科学版);2004年03期
相关会议论文 前10条
1 黄亚;马云;沈华;朱日宏;;基于计算全息元件的非球面测量方法[A];第十三届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2010年
2 刘东;杨甬英;田超;翁俊淼;卓永模;;可用于非球面通用化检测的部分零位透镜及系统[A];第十二届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2008年
3 王平;齐月静;刘yN;杨辉;赵罘;;提高非球面检测精度的途径[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
4 张海涛;;用补偿器检测非球面时非球面顶点球曲率半径的求取方法[A];第十四届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2012年
5 张宝安;潘君骅;;透射凸二次非球面的检验方法的研究[A];第九届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2001年
6 张峰;范镝;李锐刚;郑立功;高劲松;张学军;;非球面碳化硅反射镜的加工与测试[A];第十二届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2008年
7 黄浩;郭隐彪;谢仁宁;;高精度非球面制造系统控制软件的设计[A];福建省科协第三届学术年会装备制造业专题学术年会论文集[C];2003年
8 马云;朱日宏;高志山;马骏;何勇;;消除计算全息检测非球面鬼像的一种方法[A];第十二届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2008年
9 常军;翁志成;张新;姜会林;丛小杰;;大口径凸非球面零件检测的新思路[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
10 韩昌元;;非球面三反射镜系统的干涉检验与计算机辅助装调[A];第十一届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2006年
相关重要报纸文章 前4条
1 本报记者 屈明光 李倩;非球面光学技术 冰点下的新对峙[N];经济参考报;2002年
2 于树森 董娟;云南建成光电非球面物镜生产线[N];中国电子报;2001年
3 武汉艾格眼科医院 刘保松;非球面人工晶体植入效果更好[N];健康报;2009年
4 洋洋;镜头指标[N];卫生与生活报;2008年
相关博士学位论文 前4条
1 李龙响;大口径非球面磁流变加工的关键技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2016年
2 乔玉晶;非球面拼接测量中偏置误差作用机理与拼接方法研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
3 耿振野;高次非球面加工检测与控制技术的研究[D];长春理工大学;2013年
4 史永杰;基于磁流变力矩伺服的非球面数控研抛力—位—姿解耦技术研究[D];吉林大学;2012年
相关硕士学位论文 前10条
1 季勇华;高精度大相对孔径光学非球面检测研究[D];苏州大学;2015年
2 姜楠;非球面光学零件加工过程仿真设计[D];长春理工大学;2014年
3 马兆凯;大口径非球面SiC反射镜磨削工艺优化[D];哈尔滨工业大学;2016年
4 李向荣;非球面检测仪的研制[D];长春理工大学;2002年
5 景敏娟;非球面波长扫描干涉测试方法的研究[D];长春理工大学;2002年
6 张建波;非球面数字化柔顺精密研抛技术研究[D];宁波大学;2009年
7 王守利;非球面波长扫描干涉测试方法的研究[D];长春理工大学;2003年
8 焦长君;基于椭圆路径的高陡度非球面成型方法原理研究[D];国防科学技术大学;2004年
9 倪颖;小型非球面轮廓测量仪的原理和应用[D];苏州大学;2003年
10 于四海;光学非球面柔顺精密研抛的工艺优化[D];宁波大学;2012年
本文编号:1475389
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huagong/1475389.html