超精密模辊机床几何误差建模及其补偿策略的研究
[Abstract]:A microstructural surface is a surface structure that has a specific micro topology, with shape sizes ranging from several microns to tens of microns, shape errors up to sub-micron levels, surface roughness at nanometer levels, which can achieve certain functions. Energy, IT and other fields have a wide range of applications. In recent years, with the popularization of large screen smart phone and large size liquid crystal display screen, the application of optical microstructural diaphragm is increasing day by day. Because of its high processing efficiency, good product rate and suitable for mass production, Roll-to-Roll imprint technology stands out among many processing methods, and is the most promising microstructural processing technology at present. As the core component of Roll-to-Roll imprint technology, the machining quality of the surface microstructure of the roller die will directly affect the quality of the embossed film, so the ultra-precision roller die machining machine has a very high requirement. At present, the ultra-precision machining technology of roller die is monopolized by foreign countries, and the price of machine tools is as high as tens of millions of yuan. At present, there is a certain gap between the developed ultra-precision die roller machine tool and foreign countries, and the reason is that there are still some problems in the machining precision. As one of the most important error sources which affect the machining accuracy of machine tools, geometric errors will directly lead to the deviation between the actual and ideal tracks of the tool, thus affecting the machining quality of the microstructural surface of the die. In view of this, this paper is based on the first ultra-precision machining machine tool for large-size roller die, which is developed independently by the laboratory, and studies the geometric error of the machine tool. In order to reduce the influence of geometric error on the machining accuracy of die surface, high quality optical film was imprinted. For this reason, this paper mainly includes the following aspects: firstly, the mechanical structure of the machine tool is transformed into topological structure by using the low sequence body array of the multi-body system theory, and then the geometric error model of the machine tool is derived by the homogeneous coordinate transformation. The error expression of the machine tool in the direction of two straight axes is obtained, which provides the premise for the subsequent compensation. Secondly, the laser interferometer is used to accurately measure the individual errors involved in the geometric error model. Considering that the characteristics of different microstructural functional surfaces are not the same during actual processing, In this paper, the optimal polynomial fitting NC instruction correction method and the NURBS fitting curve interpolation compensation method are proposed to compensate the geometric error of the machine tool, and the theoretical calculation is carried out. Finally, in order to illustrate the feasibility of the two compensation methods, the experiments of ring groove microarray cutting and free-form surface machining are carried out, and the machining results before and after compensation are compared. From the final results, the compensation method proposed in this paper can obviously reduce the influence of machine tool geometry error on machining accuracy, and improve the machining quality of the micro-structure surface of roller die.
【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】:2017
【分类号】:TG659
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本文编号:2313325
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