光学非球面CCOS抛光理论与技术研究
发布时间：2021-05-13 10:19
现代光学系统正朝着超精密、大口径、非球面、离轴面的方向不断发展,对光学元件的要求越来越高。精密光学元件的广泛应用对超精密抛光领域的发展起到了重要的促进作用。由于高面形精度光学曲面元件的众多优点和战略地位,如何使用超精密抛光手段加工出表面质量优异的光学曲面元件已成为各国学者的重点研究方向。计算机控制光学表面成形技术（CCOS）作为超精密抛光的重要分支,应用广泛,技术相对成熟,加工精度和效率都很高。Preston方程和Hertz接触理论作为CCOS技术的理论基础经过几十年的验证而被大多数学者所认可。但在实际抛光加工中,轨迹的生成算法和轨迹的形式却因不同曲面曲率变化和工具头形状的不同而有着合理而不唯一的方案。本文的主要任务是深入研究轨迹的生成算法和轨迹的形式,针对回转非球面和离轴抛物面,提出合理且有针对性的抛光轨迹。本文研究内容包括以下几部分:1.CCOS技术一般在设定抛光压力和工具头速度等工艺参数的前提下通过控制工具头在轨迹点的驻留时间来控制轨迹点的去除量。而对于使用速度控制模式的机床,在移动抛光的过程中,控制主轴进给速度相比控制轨迹点的驻留时间更为精确。针对这种情况,本文推导了基于驻留长...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景及意义
1.3 国内外非球面抛光技术研究现状
1.3.1 计算机控制光学表面成形技术
1.3.2 磁流变抛光
1.3.3 离子束抛光
1.3.4 激光抛光
1.4 国内外抛光轨迹规划研究现状
1.4.1 抛光轨迹生成算法
1.4.2 抛光轨迹的形式
1.5 本文主要研究内容
第2章 计算机控制小工具头抛光理论
2.1 CCOS抛光流程
2.2 CCOS抛光基础理论
2.2.1 Preston经验公式
2.2.2 移动抛光的材料去除模型
2.3 抛光接触压强分析
2.3.1 赫兹接触理论
2.3.2 一般曲面的赫兹接触问题
2.4 工具头抛光姿态与速度分析
2.4.1 球形工具头抛光姿态分析
2.4.2 抛光速度分析
2.5 本章小结
第3章 常用轨迹的建模与优化
3.1 球形工具头在直角轨迹的去除量分析
3.1.1 球形工具头加工平面或大曲率曲面工件的去除量模型
3.1.2 球形工具头在直角过渡区域去除量的分析与建模
3.2 回转非球面的轨迹规划研究
3.2.1 高次回转非球面的数学模型
3.2.2 非球面的曲率分析
3.2.3 阿基米德螺旋线轨迹
3.3 等驻留长度轨迹生成算法的提出
3.4 等驻留长度轨迹生成算法在常用轨迹上的应用
3.4.1 基于等驻留长度轨迹生成算法的自适应空间行距螺旋线轨迹
3.4.2 基于等驻留长度轨迹生成算法的自适应空间行距同心圆轨迹
3.5 本章小结
第4章 离轴抛物面的轨迹优化研究
4.1 离轴抛物面的数学模型
4.2 坐标变换法加工离轴抛物面
4.2.1 空间直角坐标的平移变换公式
4.2.2 空间直角坐标的旋转变换公式
4.2.3 离轴抛物面的坐标变换
4.3 基于等驻留长度轨迹生成算法的自适应空间行距椭圆轨迹
4.4 本章小结
第5章 离轴抛物面抛光实验与分析
5.1 实验条件
5.2 参数规划
5.2.1 抛光余量计算
5.2.2 抛光速度计算
5.2.3 轨迹规划
5.3 离轴抛物面抛光实验
5.3.1 抛光前的表面粗糙度检测
5.3.2 抛光实验
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]GH4099蜂窝芯飞秒激光抛光试验研究[J]. 陈峰,刘巧沐,杜鹏,胡增荣. 航空制造技术. 2019(Z2)
[2]离轴非球面的条纹反射检测技术[J]. 赵文川,周敏,刘海涛,肖向海,宋伟红. 光电工程. 2018(07)
[3]非球面整形镜在空间激光通信终端中的应用[J]. 宋志化,江伦,曹海帅,佟首峰. 激光与光电子学进展. 2018(10)
[4]基于非球面透镜组激光光束整形设计[J]. 张元芫,刘海勇. 中国新技术新产品. 2018(03)
[5]航天相机非球面光学元件的离子束抛光工艺研究[J]. 孟晓辉,王永刚,李文卿. 航天制造技术. 2016(06)
[6]38CrMoAl表面YAG激光抛光技术研究[J]. 那冉,陈涛. 激光与光电子学进展. 2016(01)
[7]等重叠率螺旋线的非球面抛光轨迹规划[J]. 曲兴田,王宏一,樊成,吴文征,刘孝龙. 西安交通大学学报. 2015(06)
[8]移动抛光自由曲面材料去除的理论建模与试验研究[J]. 樊成,赵继,张雷,顾天奇,周宛松. 机械工程学报. 2014(05)
[9]基于Preston方程的软性磨粒流加工特性[J]. 计时鸣,李琛,谭大鹏,袁巧玲,池永为,赵凌寒. 机械工程学报. 2011(17)
[10]基于磁流变抛光技术的实验装置研究[J]. 李蓓智,赵华,杨建国,周虎. 机械设计与制造. 2008(10)
硕士论文
[1]基于小工具头的光学曲面抛光轨迹规划研究[D]. 毕春利.吉林大学 2019
[2]三维类摆线抛光轨迹的参数控制与工艺优化[D]. 陈锐奇.华南理工大学 2018
[3]面向曲面抛光的多方向性轨迹规划[D]. 郑宇星.华南理工大学 2018
[4]离轴三反光学自由曲面抛光工艺研究[D]. 黄登鹏.吉林大学 2015
[5]非球面CCOS抛光轨迹规划研究[D]. 王宏一.吉林大学 2015
[6]球形磨头抛光技术研究[D]. 牟志超.国防科学技术大学 2011
[7]计算机控制确定性研抛的建模与仿真[D]. 尚文锦.国防科学技术大学 2005
本文编号：3183840
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景及意义
1.3 国内外非球面抛光技术研究现状
1.3.1 计算机控制光学表面成形技术
1.3.2 磁流变抛光
1.3.3 离子束抛光
1.3.4 激光抛光
1.4 国内外抛光轨迹规划研究现状
1.4.1 抛光轨迹生成算法
1.4.2 抛光轨迹的形式
1.5 本文主要研究内容
第2章 计算机控制小工具头抛光理论
2.1 CCOS抛光流程
2.2 CCOS抛光基础理论
2.2.1 Preston经验公式
2.2.2 移动抛光的材料去除模型
2.3 抛光接触压强分析
2.3.1 赫兹接触理论
2.3.2 一般曲面的赫兹接触问题
2.4 工具头抛光姿态与速度分析
2.4.1 球形工具头抛光姿态分析
2.4.2 抛光速度分析
2.5 本章小结
第3章 常用轨迹的建模与优化
3.1 球形工具头在直角轨迹的去除量分析
3.1.1 球形工具头加工平面或大曲率曲面工件的去除量模型
3.1.2 球形工具头在直角过渡区域去除量的分析与建模
3.2 回转非球面的轨迹规划研究
3.2.1 高次回转非球面的数学模型
3.2.2 非球面的曲率分析
3.2.3 阿基米德螺旋线轨迹
3.3 等驻留长度轨迹生成算法的提出
3.4 等驻留长度轨迹生成算法在常用轨迹上的应用
3.4.1 基于等驻留长度轨迹生成算法的自适应空间行距螺旋线轨迹
3.4.2 基于等驻留长度轨迹生成算法的自适应空间行距同心圆轨迹
3.5 本章小结
第4章 离轴抛物面的轨迹优化研究
4.1 离轴抛物面的数学模型
4.2 坐标变换法加工离轴抛物面
4.2.1 空间直角坐标的平移变换公式
4.2.2 空间直角坐标的旋转变换公式
4.2.3 离轴抛物面的坐标变换
4.3 基于等驻留长度轨迹生成算法的自适应空间行距椭圆轨迹
4.4 本章小结
第5章 离轴抛物面抛光实验与分析
5.1 实验条件
5.2 参数规划
5.2.1 抛光余量计算
5.2.2 抛光速度计算
5.2.3 轨迹规划
5.3 离轴抛物面抛光实验
5.3.1 抛光前的表面粗糙度检测
5.3.2 抛光实验
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]GH4099蜂窝芯飞秒激光抛光试验研究[J]. 陈峰,刘巧沐,杜鹏,胡增荣. 航空制造技术. 2019(Z2)
[2]离轴非球面的条纹反射检测技术[J]. 赵文川,周敏,刘海涛,肖向海,宋伟红. 光电工程. 2018(07)
[3]非球面整形镜在空间激光通信终端中的应用[J]. 宋志化,江伦,曹海帅,佟首峰. 激光与光电子学进展. 2018(10)
[4]基于非球面透镜组激光光束整形设计[J]. 张元芫,刘海勇. 中国新技术新产品. 2018(03)
[5]航天相机非球面光学元件的离子束抛光工艺研究[J]. 孟晓辉,王永刚,李文卿. 航天制造技术. 2016(06)
[6]38CrMoAl表面YAG激光抛光技术研究[J]. 那冉,陈涛. 激光与光电子学进展. 2016(01)
[7]等重叠率螺旋线的非球面抛光轨迹规划[J]. 曲兴田,王宏一,樊成,吴文征,刘孝龙. 西安交通大学学报. 2015(06)
[8]移动抛光自由曲面材料去除的理论建模与试验研究[J]. 樊成,赵继,张雷,顾天奇,周宛松. 机械工程学报. 2014(05)
[9]基于Preston方程的软性磨粒流加工特性[J]. 计时鸣,李琛,谭大鹏,袁巧玲,池永为,赵凌寒. 机械工程学报. 2011(17)
[10]基于磁流变抛光技术的实验装置研究[J]. 李蓓智,赵华,杨建国,周虎. 机械设计与制造. 2008(10)
硕士论文
[1]基于小工具头的光学曲面抛光轨迹规划研究[D]. 毕春利.吉林大学 2019
[2]三维类摆线抛光轨迹的参数控制与工艺优化[D]. 陈锐奇.华南理工大学 2018
[3]面向曲面抛光的多方向性轨迹规划[D]. 郑宇星.华南理工大学 2018
[4]离轴三反光学自由曲面抛光工艺研究[D]. 黄登鹏.吉林大学 2015
[5]非球面CCOS抛光轨迹规划研究[D]. 王宏一.吉林大学 2015
[6]球形磨头抛光技术研究[D]. 牟志超.国防科学技术大学 2011
[7]计算机控制确定性研抛的建模与仿真[D]. 尚文锦.国防科学技术大学 2005
本文编号：3183840
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