三维椭圆振动抛光装置的研究
发布时间：2021-07-28 21:13
近年来,无论是在机械加工等民用工业领域还是在现代国防科技领域,光学功能元件都显示出重要的应用价值和广阔的应用前景。制造加工光学元件和模具,往往会选择一些物理化学特性更佳的难加工材料。加工此类材料时,传统的机械加工方法会产生诸多问题,振动辅助加工技术被逐步提出与开发。二维椭圆振动抛光已经在理论与实践中证明了其在提高效率及降低成本等方面的巨大优势,但对微结构表面几何完整性的进一步提高还略显不足。复杂曲面的抛光加工技术仍具有较大提升空间。以此为背景,本文引入一种三维椭圆振动辅助抛光方法,设计一种能进行三维椭圆振动抛光的柔性铰链机构装置,主要内容如下:首先,阐述了三维椭圆振动抛光工作原理,分析了不同情况下的抛光轨迹,给出三维椭圆振动的位移方程,规划了抛光路径,根据不同相位差与变频情况,分析其对抛光的影响。其次,设计了一种非共振型三维振动装置,选取了直梁型柔性铰链作为导向结构,压电式驱动器为动力源,三运动轴彼此垂直独立,驱动方向与运动方向一致的串联方案。再次,借助柔度矩阵法与ANSYS软件对柔性铰链机构进行静力学分析计算与建模仿真。两种方法计算相对误差在12%左右,各向位移量较大,可以满足三维椭...
【文章来源】：天津理工大学天津市
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微结构表面与光学元件，a为栅格微结构表面，b为金字塔型微结构表面
5]，但对微结构表面几何完整性的进一步提高还显不足，加工复发挥其作用。因此需要研究开发高效的振动加工方法，作用机结构光学元件的批量生产尤为重要。以此为背景，本文提出一助抛光方法（Three-dimensional elliptical vibration polishing, 3维椭圆振动抛光更灵活，适用于复杂的光学曲面和微结构的前，三维椭圆振动抛光尚处于理论阶段，相关资料与研究较少椭圆振动抛光装置的设计与实验对当前领域研究有着积极的科外研究现状内抛光研究现状科技大学的李敏等人利用剪切增稠抛光技术(Shear-thickening pSi3N4氮化硅陶瓷圆柱工件进行超精密加工[17]。经含 0.2μm 金刚TPS 加工 120min 后，得到了表面粗糙度 Ra 为 6.5nm，初始圆表面，如图 1.2 所示。
第一章 绪论平台 Freeform MGG，可以加工具有微结构的大型自由曲面（600mm× 600mm ×100mm）。该平台具有特殊的自补偿旋转轴，可在大范围内加工多个角度的精密交叉槽结构。机器在大面积上创建多角度的精确交叉的凹槽结构时的准确性好、重复性高。光学表面可以通过使用非旋转工具进行裁切/成型操作或者在高速空气轴承心轴上旋转的飞剪工具两种方式生成。图 1.3-1.6 为该平台加工的各种光学曲面[26]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS的3种四杆柔性铰链机构刚度特性分析[J]. 王承涛,王禹桥,杨雪锋,刘玉飞,魏华贤,盛连超. 机械传动. 2017(05)
[2]Si3N4陶瓷的剪切增稠抛光[J]. 李敏,袁巨龙,吕冰海,赵萍,钟美鹏. 机械工程学报. 2017(09)
[3]基于散粒磨料振动抛光非球面加工技术研究[J]. 郭贵新,贾宗合,付秀华,刘冬梅,李晓. 应用光学. 2017(01)
[4]振动辅助抛光的原理分析与实验研究[J]. 李晓奥,彭小强,胡皓. 航空精密制造技术. 2016(04)
[5]超声振动协同化学辅助固结磨粒抛光技术的开发[J]. 刘曼利,杨卫平,吴勇波. 制造技术与机床. 2016(03)
[6]球形抛光工具的研抛工艺研究[J]. 李静,赵吉宾,关丽荣,杨林,赵春驰. 航空精密制造技术. 2015(06)
[7]圆弧头立铣刀端刃CNC磨削仿真技术研究[J]. 刘建军,黎荣,程雪锋,金晓波,丁国富. 现代制造工程. 2012(10)
[8]基于球形磨头抛光技术的SiC抛物面镜抛光[J]. 牟志超,郑子文,舒勇,王贵林. 航空精密制造技术. 2012(05)
[9]微结构光学功能元件模具的超精密磨削加工技术[J]. 赵清亮,郭兵. 机械工程学报. 2011(21)
[10]气囊抛光技术及其研究现状[J]. 计时鸣,张利,金明生,李研彪,万跃华. 机电工程. 2010(05)
博士论文
[1]碳化硅晶片超精密抛光工艺及机理研究[D]. 陈国美.江南大学 2017
[2]超声振动辅助磨料水射流抛光冲蚀机理和工艺技术研究[D]. 吕哲.山东大学 2015
[3]光学自由曲面三维椭圆振动切削：刀具路径生成及对加工表面质量影响[D]. 李迎春.吉林大学 2014
[4]超声椭圆振动—化学机械复合抛光硅片技术的基础研究[D]. 杨卫平.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]复杂曲面抛光工艺研究[D]. 郑海生.吉林大学 2016
[2]超声椭圆振动辅助抛光硅片表面形貌与材料去除仿真[D]. 周瑞.江西农业大学 2015
[3]硬脆材料超声波振动辅助研磨抛光的仿真与试验研究[D]. 韩磊.吉林大学 2015
[4]超硬微结构光学功能表面的ELID磨削加工技术研究[D]. 张海南.哈尔滨工业大学 2013
[5]超硬微结构光学表面振动辅助抛光工艺研究[D]. 武昌壕.哈尔滨工业大学 2013
[6]一种三维椭圆振动切削装置的研制[D]. 刘培会.吉林大学 2013
[7]一种三维椭圆振动金刚石切削装置的研制[D]. 王刚.吉林大学 2012
[8]基于ANSYS Workbench的流固耦合计算研究及工程应用[D]. 解元玉.太原理工大学 2011
[9]柔性铰链静动力学、疲劳寿命及可靠性分析研究[D]. 李世峻.西安电子科技大学 2006
[10]基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用[D]. 李妍.吉林大学 2004
本文编号：3308656
【文章来源】：天津理工大学天津市
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微结构表面与光学元件，a为栅格微结构表面，b为金字塔型微结构表面
5]，但对微结构表面几何完整性的进一步提高还显不足，加工复发挥其作用。因此需要研究开发高效的振动加工方法，作用机结构光学元件的批量生产尤为重要。以此为背景，本文提出一助抛光方法（Three-dimensional elliptical vibration polishing, 3维椭圆振动抛光更灵活，适用于复杂的光学曲面和微结构的前，三维椭圆振动抛光尚处于理论阶段，相关资料与研究较少椭圆振动抛光装置的设计与实验对当前领域研究有着积极的科外研究现状内抛光研究现状科技大学的李敏等人利用剪切增稠抛光技术(Shear-thickening pSi3N4氮化硅陶瓷圆柱工件进行超精密加工[17]。经含 0.2μm 金刚TPS 加工 120min 后，得到了表面粗糙度 Ra 为 6.5nm，初始圆表面，如图 1.2 所示。
第一章 绪论平台 Freeform MGG，可以加工具有微结构的大型自由曲面（600mm× 600mm ×100mm）。该平台具有特殊的自补偿旋转轴，可在大范围内加工多个角度的精密交叉槽结构。机器在大面积上创建多角度的精确交叉的凹槽结构时的准确性好、重复性高。光学表面可以通过使用非旋转工具进行裁切/成型操作或者在高速空气轴承心轴上旋转的飞剪工具两种方式生成。图 1.3-1.6 为该平台加工的各种光学曲面[26]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS的3种四杆柔性铰链机构刚度特性分析[J]. 王承涛,王禹桥,杨雪锋,刘玉飞,魏华贤,盛连超. 机械传动. 2017(05)
[2]Si3N4陶瓷的剪切增稠抛光[J]. 李敏,袁巨龙,吕冰海,赵萍,钟美鹏. 机械工程学报. 2017(09)
[3]基于散粒磨料振动抛光非球面加工技术研究[J]. 郭贵新,贾宗合,付秀华,刘冬梅,李晓. 应用光学. 2017(01)
[4]振动辅助抛光的原理分析与实验研究[J]. 李晓奥,彭小强,胡皓. 航空精密制造技术. 2016(04)
[5]超声振动协同化学辅助固结磨粒抛光技术的开发[J]. 刘曼利,杨卫平,吴勇波. 制造技术与机床. 2016(03)
[6]球形抛光工具的研抛工艺研究[J]. 李静,赵吉宾,关丽荣,杨林,赵春驰. 航空精密制造技术. 2015(06)
[7]圆弧头立铣刀端刃CNC磨削仿真技术研究[J]. 刘建军,黎荣,程雪锋,金晓波,丁国富. 现代制造工程. 2012(10)
[8]基于球形磨头抛光技术的SiC抛物面镜抛光[J]. 牟志超,郑子文,舒勇,王贵林. 航空精密制造技术. 2012(05)
[9]微结构光学功能元件模具的超精密磨削加工技术[J]. 赵清亮,郭兵. 机械工程学报. 2011(21)
[10]气囊抛光技术及其研究现状[J]. 计时鸣,张利,金明生,李研彪,万跃华. 机电工程. 2010(05)
博士论文
[1]碳化硅晶片超精密抛光工艺及机理研究[D]. 陈国美.江南大学 2017
[2]超声振动辅助磨料水射流抛光冲蚀机理和工艺技术研究[D]. 吕哲.山东大学 2015
[3]光学自由曲面三维椭圆振动切削：刀具路径生成及对加工表面质量影响[D]. 李迎春.吉林大学 2014
[4]超声椭圆振动—化学机械复合抛光硅片技术的基础研究[D]. 杨卫平.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]复杂曲面抛光工艺研究[D]. 郑海生.吉林大学 2016
[2]超声椭圆振动辅助抛光硅片表面形貌与材料去除仿真[D]. 周瑞.江西农业大学 2015
[3]硬脆材料超声波振动辅助研磨抛光的仿真与试验研究[D]. 韩磊.吉林大学 2015
[4]超硬微结构光学功能表面的ELID磨削加工技术研究[D]. 张海南.哈尔滨工业大学 2013
[5]超硬微结构光学表面振动辅助抛光工艺研究[D]. 武昌壕.哈尔滨工业大学 2013
[6]一种三维椭圆振动切削装置的研制[D]. 刘培会.吉林大学 2013
[7]一种三维椭圆振动金刚石切削装置的研制[D]. 王刚.吉林大学 2012
[8]基于ANSYS Workbench的流固耦合计算研究及工程应用[D]. 解元玉.太原理工大学 2011
[9]柔性铰链静动力学、疲劳寿命及可靠性分析研究[D]. 李世峻.西安电子科技大学 2006
[10]基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用[D]. 李妍.吉林大学 2004
本文编号：3308656
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