基于五轴机床数控磨削非球面的加工技术研究
发布时间：2021-12-30 13:25
非球面具有优异的光学性能,可以很好地矫正光学系统像差,提高成像质量,在大视场、大相对孔径的光学系统中应用越来越广泛。目前五轴机床数控磨削仍然是制造非球面的主要手段之一。五轴数控加工依赖于CAM软件进行前置处理和后置处理生成数控代码,数据处理工序多且耗时长,导致非球面加工周期变长;此外在加工过程中存在的软件参数设置出错、工艺参数设置不合理和误差分析不明确等问题,在一定程度上制约了非球面的发展和应用,为了使非球面数控加工流程化和规范化,开发了基于双转台五轴机床的非球面加工软件,针对加工过程中的相关问题进行深入分析,具体内容如下:（1）基于HAAS-UMC750 B-C双转台五轴数控机床,分析了机床的运动链结构,通过坐标矩阵变换建立了机床坐标系、刀具坐标系和工件坐标系之间的关系,针对坐标变换算法的复杂性,提出矢量法计算非球面刀位点数学模型,最后通过磨削实验验证刀位点算法的正确性。（2）对广泛应用的非球面进行曲面划分规划砂轮轨迹。针对旋转对称非球面,传统等弧长和等角度螺旋线轨迹算法存在明显的弊端,本文结合两种算法的优点进行混合离散获取砂轮轨迹;针对离轴非球面选取光栅线进行轨迹规划,并通过实例介...
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＧＴＣ红外望远镜图
图１．３杯形（碟形）砂轮磨削方式??
基于五轴机床数控磨削非球面的加工技术研究?第一章绪论??刀痕，表面质量下降［２６］。对于小口径非球面，此种方式适用于精磨阶段，能够磨削出??面形质量较好的非球面。Ｎａｍｂａ等人利用图１．３?（ａ）所示的杯型砂轮斜轴磨削方式，??使用金刚石树脂结合剂砂轮进行了非球面磨削实验，结果表明使用此种方式磨削可以??获得超平滑的光学表面，满足中等精度非球面光学元件的制造要求［２７］。??（２）圆弧砂轮磨削方式??圆弧砂轮磨削方式通常使用的是金刚石圆弧砂轮，主要分为垂直磨削法和平行磨??削法１２８］。其区别在于砂轮形状决定了不同的投影面有着不同的磨削方式。如图１．４（ａ）??所示为垂直磨削法示意图，它是一种常规、简单易行的磨削方法，适用于大口径非球??面透镜的超精密磨削加工，磨削时砂轮在平面内运动，其优势在于砂轮直径越大，??残留高度就越小，磨削质量就越好，并且磨削后工件的表面不受圆弧截面轮廓形状误??差的影响［２９］，但是在垂直磨削法中，砂轮参与的磨削区域始终保持不变，砂轮容易产??生磨损，磨削后的光学元件表面误差较大［３Ｇ］，许多研宄也表明，垂直磨削法难以获得??平行法磨削的高面形精度和高质量表面［３１］［３２］。??ｔｒ?ｖ??４??７?（?１＼?砂轮回转中心??（ａ）垂直磨削法?（ｂ）平行磨削法??图１．４圆弧砂轮磨削方式??图１．４（ｂ）所示为平行磨削法磨削原理，它是最常用的光学元件制造方法之一［３３］，??砂轮轴Ｘ－Ｚ和工件主轴联动控制来加工各种回转对称光学表面，此种磨削方式具有??以下优点：加工过程中砂轮和工件的磨削接触点随着加工轨迹的移动而移动，砂轮圆??弧截面上的磨削点逐个参与磨削，砂轮的磨削区
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Zernike多项式拟合的非球面点云数据自动调平[J]. 万新军,宾博逸,吕宋,宋可,解树平. 光学技术. 2019(02)
[2]自由曲面光学元件待加工区域标记方法[J]. 陈曦,郭培基,王伟. 光学技术. 2018(04)
[3]华中8系统基于RTCP刀轴矢量控制的五轴编程及应用[J]. 胡松林,詹华西,张珍明. 现代制造工程. 2018(02)
[4]模具制造技术现状与发展趋势[J]. 刘斌,崔志杰,谭景焕,吴松琪,柳亚强. 模具工业. 2017(11)
[5]基于“S”形试件的五轴机床几何误差建模研究[J]. 黄克,关立文,杨亮亮,王耀辉. 机械设计与制造. 2015(02)
[6]超精密机床研究现状与展望[J]. 梁迎春,陈国达,孙雅洲,陈家轩,陈万群,于楠. 哈尔滨工业大学学报. 2014(05)
[7]超低膨胀微晶玻璃应用及发展现状[J]. 范仕刚,余明清,赵春霞,刘杰,何粲. 人工晶体学报. 2012(S1)
[8]平行磨削非轴对称非球面光学元件表面形貌[J]. 张宁宁,王振忠,潘日,王春锦,郭隐彪. 强激光与粒子束. 2012(06)
[9]精密和超精密加工的应用和发展趋势[J]. 贾文佐,李晓君. 科技与企业. 2012(03)
[10]新型三反射光学系统设计[J]. 李旭阳,杨洪涛,贺天兵,马臻,李英才,易红伟. 光子学报. 2012(01)
博士论文
[1]长焦距宽视场空间相机主支撑结构优化设计[D]. 魏磊.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
[2]红外材料非球面透镜的超精密磨削加工关键技术研究[D]. 陈冰.哈尔滨工业大学 2016
[3]超精密车削工艺研究[D]. 王毅.苏州大学 2011
[4]非球面超精密在位测量与误差补偿磨削及抛光技术研究[D]. 陈逢军.湖南大学 2010
硕士论文
[1]轻量化大口径双面非球面反射镜结构一体件的制造关键研究[D]. 王子武.苏州大学 2017
[2]大口径非球面SiC反射镜磨削工艺优化[D]. 马兆凯.哈尔滨工业大学 2016
[3]KDP晶体超精密飞切加工表面形貌形成过程仿真与实验研究[D]. 战蓝.哈尔滨工业大学 2015
[4]共焦扫描离散曲面轮廓提取算法研究及软件实现[D]. 谷康.哈尔滨工业大学 2015
[5]大视场航空测绘相机光学系统设计[D]. 于登群.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2013
[6]“45°B轴”五轴数控加工中心后置处理程序的开发[D]. 徐智卿.上海交通大学 2012
[7]非球面车削加工装置设计及刀具轨迹规划[D]. 刘云珠.南京农业大学 2012
[8]大口径长焦距离轴平行光管及关键光学元件的研制[D]. 陆佳虎.南京理工大学 2012
[9]微小球面和非球面元件的纳米级磨削加工技术研究[D]. 李洪亮.哈尔滨工业大学 2011
[10]超高速点磨削表面质量影响因素的研究[D]. 刘月明.东北大学 2009
本文编号：3558282
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＧＴＣ红外望远镜图
图１．３杯形（碟形）砂轮磨削方式??
基于五轴机床数控磨削非球面的加工技术研究?第一章绪论??刀痕，表面质量下降［２６］。对于小口径非球面，此种方式适用于精磨阶段，能够磨削出??面形质量较好的非球面。Ｎａｍｂａ等人利用图１．３?（ａ）所示的杯型砂轮斜轴磨削方式，??使用金刚石树脂结合剂砂轮进行了非球面磨削实验，结果表明使用此种方式磨削可以??获得超平滑的光学表面，满足中等精度非球面光学元件的制造要求［２７］。??（２）圆弧砂轮磨削方式??圆弧砂轮磨削方式通常使用的是金刚石圆弧砂轮，主要分为垂直磨削法和平行磨??削法１２８］。其区别在于砂轮形状决定了不同的投影面有着不同的磨削方式。如图１．４（ａ）??所示为垂直磨削法示意图，它是一种常规、简单易行的磨削方法，适用于大口径非球??面透镜的超精密磨削加工，磨削时砂轮在平面内运动，其优势在于砂轮直径越大，??残留高度就越小，磨削质量就越好，并且磨削后工件的表面不受圆弧截面轮廓形状误??差的影响［２９］，但是在垂直磨削法中，砂轮参与的磨削区域始终保持不变，砂轮容易产??生磨损，磨削后的光学元件表面误差较大［３Ｇ］，许多研宄也表明，垂直磨削法难以获得??平行法磨削的高面形精度和高质量表面［３１］［３２］。??ｔｒ?ｖ??４??７?（?１＼?砂轮回转中心??（ａ）垂直磨削法?（ｂ）平行磨削法??图１．４圆弧砂轮磨削方式??图１．４（ｂ）所示为平行磨削法磨削原理，它是最常用的光学元件制造方法之一［３３］，??砂轮轴Ｘ－Ｚ和工件主轴联动控制来加工各种回转对称光学表面，此种磨削方式具有??以下优点：加工过程中砂轮和工件的磨削接触点随着加工轨迹的移动而移动，砂轮圆??弧截面上的磨削点逐个参与磨削，砂轮的磨削区
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Zernike多项式拟合的非球面点云数据自动调平[J]. 万新军,宾博逸,吕宋,宋可,解树平. 光学技术. 2019(02)
[2]自由曲面光学元件待加工区域标记方法[J]. 陈曦,郭培基,王伟. 光学技术. 2018(04)
[3]华中8系统基于RTCP刀轴矢量控制的五轴编程及应用[J]. 胡松林,詹华西,张珍明. 现代制造工程. 2018(02)
[4]模具制造技术现状与发展趋势[J]. 刘斌,崔志杰,谭景焕,吴松琪,柳亚强. 模具工业. 2017(11)
[5]基于“S”形试件的五轴机床几何误差建模研究[J]. 黄克,关立文,杨亮亮,王耀辉. 机械设计与制造. 2015(02)
[6]超精密机床研究现状与展望[J]. 梁迎春,陈国达,孙雅洲,陈家轩,陈万群,于楠. 哈尔滨工业大学学报. 2014(05)
[7]超低膨胀微晶玻璃应用及发展现状[J]. 范仕刚,余明清,赵春霞,刘杰,何粲. 人工晶体学报. 2012(S1)
[8]平行磨削非轴对称非球面光学元件表面形貌[J]. 张宁宁,王振忠,潘日,王春锦,郭隐彪. 强激光与粒子束. 2012(06)
[9]精密和超精密加工的应用和发展趋势[J]. 贾文佐,李晓君. 科技与企业. 2012(03)
[10]新型三反射光学系统设计[J]. 李旭阳,杨洪涛,贺天兵,马臻,李英才,易红伟. 光子学报. 2012(01)
博士论文
[1]长焦距宽视场空间相机主支撑结构优化设计[D]. 魏磊.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
[2]红外材料非球面透镜的超精密磨削加工关键技术研究[D]. 陈冰.哈尔滨工业大学 2016
[3]超精密车削工艺研究[D]. 王毅.苏州大学 2011
[4]非球面超精密在位测量与误差补偿磨削及抛光技术研究[D]. 陈逢军.湖南大学 2010
硕士论文
[1]轻量化大口径双面非球面反射镜结构一体件的制造关键研究[D]. 王子武.苏州大学 2017
[2]大口径非球面SiC反射镜磨削工艺优化[D]. 马兆凯.哈尔滨工业大学 2016
[3]KDP晶体超精密飞切加工表面形貌形成过程仿真与实验研究[D]. 战蓝.哈尔滨工业大学 2015
[4]共焦扫描离散曲面轮廓提取算法研究及软件实现[D]. 谷康.哈尔滨工业大学 2015
[5]大视场航空测绘相机光学系统设计[D]. 于登群.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2013
[6]“45°B轴”五轴数控加工中心后置处理程序的开发[D]. 徐智卿.上海交通大学 2012
[7]非球面车削加工装置设计及刀具轨迹规划[D]. 刘云珠.南京农业大学 2012
[8]大口径长焦距离轴平行光管及关键光学元件的研制[D]. 陆佳虎.南京理工大学 2012
[9]微小球面和非球面元件的纳米级磨削加工技术研究[D]. 李洪亮.哈尔滨工业大学 2011
[10]超高速点磨削表面质量影响因素的研究[D]. 刘月明.东北大学 2009
本文编号：3558282
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3558282.html
