自由光学曲面的慢刀伺服车削及仿真

发布时间：2021-04-15 12:05

　　自由曲面作为光电产品核心部件,能够极大地提高光电系统性能,并可极大缩减系统尺寸。随着主轴伺服等一些新兴技术被引入超精密机床制造当中,慢刀伺服车削技术成为一种超精密加工的重要方式之一。本文基于慢刀伺服车削技术,对车削原理、轨迹规划、刀具参数选择、刀具半径补偿算法以及加工误差的分析等几方面进行研究。概要如下:（1）通过对慢刀伺服车削原理、典型慢刀伺服机床布局以及各轴之间相互的运动关系的深入分析,基于动力学理论,简化机床的主要结构,分别建立工件动力学模型和刀具加工动力学模型;在假设无耦合的条件下,对系统的阶跃响应和冲击响应进行了分析,确定了系统稳定状态下的阻尼比。（2）基于慢刀伺服车削原理,通过对机床各部件的运动学特性分析,建立加工中各坐标系之间的相互关系。在刀具坐标系下,以不同截面与设计曲面相交的方法,研究了刀具参数与曲面之间的约束关系,提出最佳刀具参数的选择方案。（3）考虑机床伺服轴动态特性,基于复杂曲面慢刀伺服车削的刀具路径规划理论,研究了保证加工精度的刀位点修正方法。针对传统刀具半径补偿算法,提出了一种等距点的补偿算法,改进了传统算法的不足,实例证明该算法能有效提高曲面加工精度。（4... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题的来源及意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题的研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 自由光学曲面
        1.2.2 超精密加工技术
        1.2.3 复杂光学曲面超精密车削技术
    1.3 研究目标、内容及方法
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 研究方法
        1.3.4 技术路线
    1.4 小结
第2章 慢刀伺服车削加工原理及仿真分析
    2.1 慢刀伺服车削加工原理
    2.2 慢刀伺服车削机床机械系统动力学建模
        2.2.1 理论建模分析
        2.2.2 系统响应
    2.3 慢刀伺服车削机床加工坐标系的定义
        2.3.1 机床坐标系
        2.3.2 工件坐标系
        2.3.3 刀具坐标系
        2.3.4 刀具几何参数
        2.3.5 刀具参数计算实例
    2.4 慢刀伺服车削机床运动学建模
    2.5 小结
第3章 轨迹规划及刀具形状补偿
    3.1 刀具路径生成算法
        3.1.1 刀具接触点轨迹规划方案
        3.1.2 刀具接触点轨迹离散算法
    3.2 刀具形状补偿算法
        3.2.1 刀具法线方向偏置
        3.2.2 传统刀尖圆弧半径补偿算法
        3.2.3 基于等距点的刀尖圆弧半径补偿算法
        3.2.4 刀尖圆弧半径补偿算法实例分析
        3.2.5 刀具前角的影响
    3.3 小结
第4章 切削力及误差的仿真与试验
    4.1 工件与刀具接触区域面积计算
    4.2 切削区域面积误差估计
    4.3 切削力的计算
        4.3.1 离散元切削力
        4.3.2 正交方向宏观切削力
    4.4 切削状态下刀具的物理学模型
    4.5 造成的双曲线误差
    4.6 误差算法
    4.7 误差算法的仿真与试验
        4.7.1 刀具半径图像处理
        4.7.2 切削力以及工件误差的仿真与试验
        4.7.3 误差的仿真与试验
    4.8 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间合作发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]切削参数对新型光学铝级金刚石车削刀具磨损的影响（英文）[J]. OTIENO T,ABOU-El-HOSSEIN K.  中国光学. 2016(05)
[2]基于X光移动光刻技术的PMMA微透镜阵列制备[J]. 李以贵,颜平,黄远,杉山进.  红外与激光工程. 2016(06)
[3]基于液体静压导轨的大行程快刀伺服系统设计[J]. 洪秀军,尹自强,田富竟,翟德德.  航空精密制造技术. 2016(03)
[4]基于鱼眼投影的头戴显示器全景显示系统[J]. 翁冬冬,李琦.  光学技术. 2016(02)
[5]精密数控抛光碳化硅表面去除特性研究（英文）[J]. 李卓霖,李荣彬.  红外与激光工程. 2016(02)
[6]音圈电机驱动的快刀伺服系统性能测试[J]. 田富竟,尹自强,李圣怡.  国防科技大学学报. 2015(06)
[7]渐进性多焦点变焦眼镜[J]. 李咸龙.  云南科技管理. 2015(06)
[8]SiCp/Al复合材料超精密车削切屑形成机制及形成过程模型[J]. 葛英飞,徐九华,杨辉.  兵工学报. 2015(05)
[9]面向数控系统的高效车削加工仿真算法的研究[J]. 陈蕊蕊,郭锐锋,王鸿亮,卢林.  小型微型计算机系统. 2014(09)
[10]基于MATLAB的镜片NC加工程序生成研究[J]. 王兴盛,雷鹰,康敏.  现代制造工程. 2014(07)

博士论文
[1]自由曲面镜片的模拟评价方法及优化设计研究[D]. 秦琳玲.苏州大学 2014
[2]非回转对称微结构表面超精车削轨迹生成及形状误差评价[D]. 周京博.哈尔滨工业大学 2013
[3]复杂光学曲面慢刀伺服超精密车削技术研究[D]. 关朝亮.国防科学技术大学 2010

硕士论文
[1]基于机器视觉的枸杞外观品质检测与评级方法研究[D]. 张魄珊.兰州理工大学 2017
[2]基于Zemax的消球差非球面透镜的优化设计研究[D]. 高姣林.兰州理工大学 2017
[3]基于压电陶瓷驱动的快刀伺服系统的研制[D]. 陈武.广东工业大学 2014
[4]基于机器视觉的齿轮尺寸测量问题研究[D]. 杜红茹.兰州理工大学 2011



本文编号：3139302