基于弹性刀架的机械刻划颤振机理及工艺研究
发布时间：2020-12-03 09:37
在衍射光栅机械刻划过程中,由于金刚石刻刀安装方位角等刻划工艺参数的变化,会引起弹性刀架-金刚石刻刀系统与光栅铝膜之间发生机械刻划颤振。机械刻划颤振严重破坏光栅槽形质量,甚至使光栅报废,同时还会加剧金刚石刀具磨损,严重影响刀具使用寿命。本文采用理论分析、模拟仿真和工艺试验相结合的方法对机械刻划颤振进行了相关研究。首先,对金刚石刻刀与光栅铝膜之间的力学特性进行了分析,运用滑移线场法和能量法建立了金刚石刻刀与光栅铝膜之间的力学模型,得到了光栅机械刻划力三向分力。然后,基于Altintas颤振预测模型建立了光栅机械刻划颤振的动力学模型,运用解析法对光栅机械刻划颤振的三维稳定性做了具体的理论分析,得到了机械刻划颤振发生时的临界判据表达式。其次,运用MATLAB仿真软件得到了机械刻划颤振的稳定性叶瓣图,得出了刻划工艺参数的临界阈值;通过有限元仿真,通过分析不同刻划工艺参数对刻划力的影响规律,验证了刻划工艺参数临界阈值的准确性。然后,对弹性刀架进行动态特性分析,得到了刻划工艺参数对弹性刀架振动的影响规律,从弹性刀架的角度验证了理论分析和模拟仿真的准确性。最后,通过机械刻划工艺试验,分析刻划工艺参数对...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光栅槽形表面振纹和刻线弯曲现象机械刻划颤振的发生与金刚石刻刀与光栅铝膜之间的力学关系和刻划工艺参数
目前该光栅刻划机刻制的衍射光栅正在准备应用于中国大口径光学望远镜中，具有重要的战略意义[15]。如图1.2 所示，即为国内外光栅刻划机实物图。（a）美国 MIT-B 型光栅刻划机 （b）美国 MIT-C 型光栅刻划机（c）日本 Hitachi 公司研制的光栅刻划机 （d）长春光机所大型衍射光栅刻划机图 1.2 国内外光栅刻划机实物图1.2.2 光栅机械刻划弹性刀架简介刻划刀架是光栅机械刻划装置中用于装夹金刚石刻刀的重要机构，刻划刀架的适用性和稳定性对光栅刻划成槽具有重要影响。G.R.Harrison[16]等人针对 MIT 系列光栅
巴音贺希格[17]等人在原有十字铰链式刀架的基础上设计了弹性刀架，如图1.3（b）所示，经验证弹性刀架能够满足长焦距凹面光栅的制备要求。弹性刀架的主刀架和副刀架是由四片弹簧片连接，机械刻划过程中金刚石刻刀遇到光栅铝膜表面硬质点时，弹性刀架会自动弹起以保证刻刀不会崩刃，从而避免光栅报废，因此在刻制大面积衍射光栅时，弹性刀架也有广泛的应用。此外，通过调节弹性刀架后端的配重杆和前端刻刀卡块调节旋钮，也可以实现简化金刚石刻刀安装、对刀和调刀过程的作用。虽然弹性刀架适合用于刻制多种衍射光栅，但是由于弹性刀架对刻划过程的稳定性要求极高，刻划工艺参数以及环境的变化都有可能造成弹性刀架发生振动而激发机械刻划颤振，因此有必要基于弹性刀架对机械刻划过程中的颤振进行相应研究，提出有效抑制机械刻划颤振的工艺方法。（a）刚性可调量化刀架 （b）弹性刀架图 1.3 机械刻划刀架
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型龙门式混联机床主体机构的动态特性分析[J]. 马春生,李俊帅,李瑞琴,胡洋. 组合机床与自动化加工技术. 2017(02)
[2]大型衍射光栅刻划机拉杆结构的分析与改进[J]. 糜小涛,于宏柱,于海利,姚雪峰,宋楠,冯树龙,齐向东. 光学精密工程. 2015(03)
[3]基于Workbench的箱形伸缩臂模态及谐响应分析[J]. 刘涛,王卫辉,鹿飞,袁仁武. 制造业自动化. 2015(04)
[4]基于AFM氮化硅探针刻蚀方法制作聚碳酸酯纳米光栅[J]. 马蕊,马艳,邓晓,李同保. 纳米技术与精密工程. 2014(05)
[5]刻线误差与面型误差对平面光栅光谱性能影响的二维快速傅里叶变换分析方法[J]. 李晓天,巴音贺希格,齐向东,于海利,唐玉国. 光学学报. 2012(11)
[6]刻划光栅制造技术研究进展[J]. 赵翠翠,倪争技,张大伟,黄元申. 激光杂志. 2010(06)
[7]基于数量化理论Ⅲ的滑坡发育影响因素及耦合作用强度分析[J]. 李军霞,王常明,王钢城,刘伟. 岩石力学与工程学报. 2010(06)
[8]金属切削过程颤振控制技术的研究进展[J]. 王跃辉,王民. 机械工程学报. 2010(07)
[9]基于频响函数的高速铣削颤振稳定域快速分析与研究[J]. 李忠群,刘强. 制造技术与机床. 2008(04)
[10]机械刻划长焦距凹面金属光栅的研制[J]. 巴音贺希格,高键翔,齐向东. 光学精密工程. 2006(03)
博士论文
[1]大光栅刻划机刻划系统结构设计与刻线弯曲误差机械修正[D]. 宋楠.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[2]有像差系统的曝光拼接光栅关键技术研究[D]. 钱国林.苏州大学 2015
[3]面向光栅制造的宏微超精密进给系统的设计与研究[D]. 褚彪.中国科学技术大学 2014
[4]机刻光栅制造系统结构特性与精度控制研究[D]. 金一.中国科学技术大学 2013
[5]光栅刻刀结构设计与刃口取向方法研究[D]. 吉日嘎兰图.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[6]薄壁件高速铣削三维稳定性及加工变形研究[D]. 汤爱君.山东大学 2009
[7]衍射光栅色散理论与光栅设计、制作和检验方法研究[D]. 巴音贺希格.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2004
硕士论文
[1]基于环境振动的光栅刻划机隔振平台的动力学研究[D]. 孙顺强.合肥工业大学 2017
[2]机械刻划光栅槽面残余应力及回弹变形研究[D]. 田在祺.长春理工大学 2017
[3]基于自适应控制的光栅刻划机长效主动与被动复合隔振方法研究[D]. 黄鹏.合肥工业大学 2016
[4]立式加工中心切削稳定性试验研究[D]. 王添丁.天津理工大学 2016
[5]超声珩磨摩擦型颤振非线性动力学模型的建立与分析[D]. 孙洁.中北大学 2012
[6]中阶梯光栅机械刻划工艺参数优化研究[D]. 张垒垒.长春理工大学 2012
[7]微细铣削加工颤振系统动力学分析及铣削过程仿真[D]. 朱帅.吉林大学 2011
[8]五轴电火花成形机运动构件的瞬态动力学分析及结构优化[D]. 李龙.苏州大学 2011
本文编号：2896267
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光栅槽形表面振纹和刻线弯曲现象机械刻划颤振的发生与金刚石刻刀与光栅铝膜之间的力学关系和刻划工艺参数
目前该光栅刻划机刻制的衍射光栅正在准备应用于中国大口径光学望远镜中，具有重要的战略意义[15]。如图1.2 所示，即为国内外光栅刻划机实物图。（a）美国 MIT-B 型光栅刻划机 （b）美国 MIT-C 型光栅刻划机（c）日本 Hitachi 公司研制的光栅刻划机 （d）长春光机所大型衍射光栅刻划机图 1.2 国内外光栅刻划机实物图1.2.2 光栅机械刻划弹性刀架简介刻划刀架是光栅机械刻划装置中用于装夹金刚石刻刀的重要机构，刻划刀架的适用性和稳定性对光栅刻划成槽具有重要影响。G.R.Harrison[16]等人针对 MIT 系列光栅
巴音贺希格[17]等人在原有十字铰链式刀架的基础上设计了弹性刀架，如图1.3（b）所示，经验证弹性刀架能够满足长焦距凹面光栅的制备要求。弹性刀架的主刀架和副刀架是由四片弹簧片连接，机械刻划过程中金刚石刻刀遇到光栅铝膜表面硬质点时，弹性刀架会自动弹起以保证刻刀不会崩刃，从而避免光栅报废，因此在刻制大面积衍射光栅时，弹性刀架也有广泛的应用。此外，通过调节弹性刀架后端的配重杆和前端刻刀卡块调节旋钮，也可以实现简化金刚石刻刀安装、对刀和调刀过程的作用。虽然弹性刀架适合用于刻制多种衍射光栅，但是由于弹性刀架对刻划过程的稳定性要求极高，刻划工艺参数以及环境的变化都有可能造成弹性刀架发生振动而激发机械刻划颤振，因此有必要基于弹性刀架对机械刻划过程中的颤振进行相应研究，提出有效抑制机械刻划颤振的工艺方法。（a）刚性可调量化刀架 （b）弹性刀架图 1.3 机械刻划刀架
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型龙门式混联机床主体机构的动态特性分析[J]. 马春生,李俊帅,李瑞琴,胡洋. 组合机床与自动化加工技术. 2017(02)
[2]大型衍射光栅刻划机拉杆结构的分析与改进[J]. 糜小涛,于宏柱,于海利,姚雪峰,宋楠,冯树龙,齐向东. 光学精密工程. 2015(03)
[3]基于Workbench的箱形伸缩臂模态及谐响应分析[J]. 刘涛,王卫辉,鹿飞,袁仁武. 制造业自动化. 2015(04)
[4]基于AFM氮化硅探针刻蚀方法制作聚碳酸酯纳米光栅[J]. 马蕊,马艳,邓晓,李同保. 纳米技术与精密工程. 2014(05)
[5]刻线误差与面型误差对平面光栅光谱性能影响的二维快速傅里叶变换分析方法[J]. 李晓天,巴音贺希格,齐向东,于海利,唐玉国. 光学学报. 2012(11)
[6]刻划光栅制造技术研究进展[J]. 赵翠翠,倪争技,张大伟,黄元申. 激光杂志. 2010(06)
[7]基于数量化理论Ⅲ的滑坡发育影响因素及耦合作用强度分析[J]. 李军霞,王常明,王钢城,刘伟. 岩石力学与工程学报. 2010(06)
[8]金属切削过程颤振控制技术的研究进展[J]. 王跃辉,王民. 机械工程学报. 2010(07)
[9]基于频响函数的高速铣削颤振稳定域快速分析与研究[J]. 李忠群,刘强. 制造技术与机床. 2008(04)
[10]机械刻划长焦距凹面金属光栅的研制[J]. 巴音贺希格,高键翔,齐向东. 光学精密工程. 2006(03)
博士论文
[1]大光栅刻划机刻划系统结构设计与刻线弯曲误差机械修正[D]. 宋楠.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[2]有像差系统的曝光拼接光栅关键技术研究[D]. 钱国林.苏州大学 2015
[3]面向光栅制造的宏微超精密进给系统的设计与研究[D]. 褚彪.中国科学技术大学 2014
[4]机刻光栅制造系统结构特性与精度控制研究[D]. 金一.中国科学技术大学 2013
[5]光栅刻刀结构设计与刃口取向方法研究[D]. 吉日嘎兰图.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[6]薄壁件高速铣削三维稳定性及加工变形研究[D]. 汤爱君.山东大学 2009
[7]衍射光栅色散理论与光栅设计、制作和检验方法研究[D]. 巴音贺希格.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2004
硕士论文
[1]基于环境振动的光栅刻划机隔振平台的动力学研究[D]. 孙顺强.合肥工业大学 2017
[2]机械刻划光栅槽面残余应力及回弹变形研究[D]. 田在祺.长春理工大学 2017
[3]基于自适应控制的光栅刻划机长效主动与被动复合隔振方法研究[D]. 黄鹏.合肥工业大学 2016
[4]立式加工中心切削稳定性试验研究[D]. 王添丁.天津理工大学 2016
[5]超声珩磨摩擦型颤振非线性动力学模型的建立与分析[D]. 孙洁.中北大学 2012
[6]中阶梯光栅机械刻划工艺参数优化研究[D]. 张垒垒.长春理工大学 2012
[7]微细铣削加工颤振系统动力学分析及铣削过程仿真[D]. 朱帅.吉林大学 2011
[8]五轴电火花成形机运动构件的瞬态动力学分析及结构优化[D]. 李龙.苏州大学 2011
本文编号：2896267
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