粘弹性材料研抛工具的抛光加工

发布时间：2017-08-19 23:26

  本文关键词：粘弹性材料研抛工具的抛光加工

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【摘要】：随着光学曲面零件在各行各业的广泛使用，传统的抛光加工已经无法满足需要。自上世纪60年代开始，计算机技术开始应用在抛光加工中，各国研究人员开发出各种各样的计算机控制光学表面成型技术。随着计算机控制技术的日益完善，计算机的控制精度和反应时间都可满足很高的要求，所以由此发展来的计算机控制光学表面成型技术可以得到表面质量和面形精度都非常高的光学曲面。 但是计算机控制光学表面成型技术还存在一些问题。在加工大型超大型口径工件时，使用小口径的抛光工具效率太低，而大口径抛光工具很难同时拥有良好的柔性和刚性；在多次抛光过程中，抛光工具反复沿着同一条路径行进抛光加工，会在工件表面留下规则的表面误差。针对以上两个问题，本文采用以下方式来开展研究：一、开发了一种新型的抛光工具，这种工具以粘弹性智能材料为基础，，在可以与加工曲面很好贴合的同时，还具有一定的刚度，这就解决了抛光工具不能同时拥有良好柔性和刚性的问题；二、规划了一种伪随机化等间距抛光轨迹，这种抛光路径轨迹的等间距化可以避免抛光路径的叠加，轨迹的伪随机化可以去除机械加工和之前磨抛留下的表面误差。 本文的研究工作主要包括一下几个部分： (1)以粘弹性智能材料为基础，设计了一种非线性粘弹性材料抛光工具。这种工具可以在受力频率变化时改变其刚度，由此解决了抛光工具柔性和刚性的不平衡。然后对这种抛光工具的材料去除函数和边缘去除函数进行了建模，通过对实验的结果分析对比，验证了抛光工具的性能和去除函数模型的正确性。最后，根据粘弹性材料力学中的两个动态模量对抛光工具中粘弹性材料的粘弹特性进行了定量的分析。 (2)提出伪随机化等间距轨迹的生成策略。针对扫描轨迹和螺旋线轨迹，在考虑抛光工具尺寸的基础上，提出了相应的抛光轨迹生成策略。并根据所提出的方法，在自由曲面上进行了轨迹的拟合仿真以验证这种抛光轨迹是否可以有效避免留下周期性残留误差。 (3)通过正交实验确定了使用粘弹性材料抛光工具的最佳工艺参数，并通过单因素实验分析不同工艺参数对抛光效果的影响。然后在最佳工艺参数的基础上，在平面工件和曲面工件上分别按照一般抛光轨迹和伪随机化等间距轨迹进行抛光实验，研究伪随机化等间距轨迹在实际抛光中的效果。
【关键词】：光学曲面 粘弹性材料抛光工具 伪随机化等间距轨迹 工艺性实验
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG580.692
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 现代抛光技术的研究现状和关键问题12-15
• 1.2.1 现代抛光技术的国内外研究现状12-15
• 1.2.2 现代抛光技术亟待解决的关键性问题15
• 1.3 本文研究内容15-18
• 第2章 粘弹性材料抛光工具18-34
• 2.1 粘弹性非牛顿流体18-19
• 2.2 粘弹性材料抛光工具的制作19-22
• 2.2.1 粘弹性材料抛光工具的特点19-20
• 2.2.2 制作粘弹性材料抛光工具20-21
• 2.2.3 粘弹性材料抛光工具的性能测试21-22
• 2.3 粘弹性材料抛光工具的材料去除函数22-27
• 2.3.1 普林斯顿(Preston)经验方程22-23
• 2.3.2 粘弹性材料抛光工具接触区域压强分布建模23-24
• 2.3.3 粘弹性材料抛光工具接触区域速度分布建模24-26
• 2.3.4 粘弹性材料抛光工具的材料去除函数模型26-27
• 2.4 边缘去除函数模型27-30
• 2.5 去除函数模型的实验验证30
• 2.6 粘弹性材料的动态模量30-32
• 2.7 本章小结32-34
• 第3章 伪随机化等间距轨迹34-50
• 3.1 传统抛光轨迹34-36
• 3.2 等间距轨迹的生成36-44
• 3.2.1 等间距扫描轨迹的生成36-38
• 3.2.2 曲线间距的确定38-41
• 3.2.3 等间距螺旋轨迹的生成方法41-42
• 3.2.4 算例证明42-44
• 3.3 等间距轨迹的伪随机原理44-49
• 3.3.1 扫描轨迹的伪随机化44-47
• 3.3.2 等间距螺旋轨迹的伪随机化47-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 实验与结果分析50-70
• 4.1 实验条件50-53
• 4.1.1 加工和测量平台50-51
• 4.1.2 工件材料的选取51-52
• 4.1.3 抛光垫的选取52-53
• 4.1.4 抛光剂的选取53
• 4.2 正交实验设计及结果分析53-58
• 4.2.1 正交实验的设计53-54
• 4.2.2 实验结果及分析54-58
• 4.3 抛光参数对工件表面质量的影响分析58-64
• 4.3.1 抛光工具转速和抛光剂颗粒度对工件表面质量的影响58-61
• 4.3.2 抛光工具转速和抛光时间对工件表面质量的影响61-64
• 4.4 抛光轨迹的对比实验设计及结果分析64-69
• 4.4.1 平面抛光效果对比及分析65-67
• 4.4.2 曲面抛光效果对比及分析67-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第5章 全文总结与展望70-72
• 5.1 本文结论70-71
• 5.2 展望71-72
• 参考文献72-77
• 致谢77

【参考文献】

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本文编号：703539