非球面硅透镜加工工艺及误差补偿技术研究

发布时间：2017-04-07 09:17

  本文关键词：非球面硅透镜加工工艺及误差补偿技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代光学技术的迅速发展,国防、工业和商业等领域对光学零件的需求日益增多,制造精度在不断提高。在光学系统中,应用非球面元件可以消除像差、减少色散、简化系统、降低成本和重量并且提高系统的高性能设计能力。随着产品质量和多样化要求不断提高,非球面的超精密加工则面临着更严格、更复杂的挑战。 在红外光学系统中,对非球面硅透镜的表面粗糙度和面形精度要求非常严格。目前,数控铣磨和数控抛光仍为现代非球面硅透镜重点采用的加工技术。本文重点研究红外硅透镜的数控铣磨、抛光及其检测技术。从加工质量、精度和效率的角度研究非球面硅透镜加工过程中影响表面精度的工艺技术。 通过使用德国Satisloh公司的GI-3P高精密铣磨加工中心,研究影响铣磨零件表面精度的影响因素。采用单因素试验方法分别对砂轮参数、磨削用量和冷却液等因素对表面粗糙度的影响进行了分析,探索各因素对表面粗糙度的影响规律。对铣磨非球面的面形误差补偿技术进行了研究,着重于对Z轴偏移误差、CNC程序原点与实际工件旋转轴心的偏移量误差以及砂轮磨损误差进行分析,并研究合理的补偿方法提高非球面面形精度。最后安排工艺试验,对铣磨工艺中影响非球面表面粗糙度的参数进行优化,研究各因素影响的显著程度。 结合工艺试验分析提高数控抛光非球面表面粗糙度和面形精度的方法。采用单因素法研究抛光模材料、抛光模转速、气囊压缩量和抛光液浓度等因素对非球面表面粗糙的影响规律。采用了新型德国LOH-data-correct铣磨软件补偿抛光面形提高抛光加工效率,优化了非球面抛光工艺过程。与传统抛光面形补偿相比,应用此软件数控非球面的抛光确定性有较大提高。 非球面面形检测技术是制约非球面加工精度提高的主要因素之一,没有高精度面形检测技术就难以实现非球面超精密加工。通过对接触式轮廓仪的工作原理进行建模,分析检测误差对被检非球面面形精度的影响。根据各检测方法的工作原理,进一步分析非接触式检测系统引入的误差,研究合理的误差补偿方式,从而提高超精密非球面的制造精度。
【关键词】：非球面 铣磨 抛光 误差补偿 检测
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH74
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题研究背景9-13
• 1.1.1 非球面的应用9-10
• 1.1.2 非球面超精密制造国外研究概况10-13
• 1.1.3 非球面超精密制造国内研究概况13
• 1.2 传统非球面硅透镜加工技术研究13-17
• 1.2.1 非球面硅透镜加工概况13-14
• 1.2.2 铣磨14-15
• 1.2.3 抛光15-17
• 1.3 课题研究内容17-19
• 第二章 非球面透镜概述19-29
• 2.1 非球面透镜定义19-21
• 2.1.1 非球面与球面透镜的区别19
• 2.1.2 非球面数学表达式19-21
• 2.2 非球面的度21-25
• 2.2.1 非球面度的定义21-22
• 2.2.2 非球面度计算方法分析22-25
• 2.3 非球面透镜加工工艺过程25-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第三章 铣磨、抛光加工工艺技术研究29-49
• 3.1 铣磨非球面工艺研究29-39
• 3.1.1 砂轮磨削方式的选择29-30
• 3.1.2 铣磨非球面试验研究平台30-31
• 3.1.3 影响铣磨非球面表面粗糙度的因素研究31-36
• 3.1.4 铣磨非球面面形误差分析及补偿36-39
• 3.2 数控抛光工艺技术研究39-47
• 3.2.1 抛光去除函数建模39-43
• 3.2.2 非球面抛光工艺试验研究平台43
• 3.2.3 抛光工艺参数对表面粗糙度的影响43-47
• 3.2.4 抛光表面波纹度产生原因分析47
• 3.3 本章小结47-49
• 第四章 非球面面形检测与补偿技术49-59
• 4.1 非球面接触式检测49-55
• 4.1.1 非球面接触式检测原理及其数学模型49-51
• 4.1.2 非球面接触式检测误差分析51-55
• 4.2 非球面非接触式检测55-58
• 4.2.1 干涉仪零位补偿法检测原理55-57
• 4.2.2 干涉仪零位补偿法检测误差分析57
• 4.2.3 干涉仪零位补偿法检测非球面面形的不足57-58
• 4.3 本章小结58-59
• 第五章 工艺试验及结果分析59-73
• 5.1 工艺试验研究内容59
• 5.2 精磨非球面工艺试验及参数优化59-65
• 5.2.1 试验设备和试件59-60
• 5.2.2 试验方案60-61
• 5.2.3 结果分析61-65
• 5.3 抛光非球面试验及面形补偿分析方法研究65-70
• 5.3.1 试验设备及工件工艺要求65
• 5.3.2 试验内容65-69
• 5.3.3 试验结果分析69-70
• 5.4 铣磨、抛光综合优化试验70-72
• 5.4.1 试验目的70
• 5.4.2 试验内容70-72
• 5.5 本章小结72-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 6.1 总结73-74
• 6.2 展望74-75
• 致谢75-77
• 参考文献77-81
• 附录A 攻读硕士期间发表学术论文81-82
• 附录B 缩略词82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 徐仲安,王天保,李常英,暴丽艳,马青梅,苗玉宁;正交试验设计法简介[J];科技情报开发与经济;2002年05期

2 高宏;辛企明;李爱民;黄开祥;;非球面干涉测量方法的原理误差分析[J];应用光学;1993年03期

  本文关键词：非球面硅透镜加工工艺及误差补偿技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：290118