光学元件固结磨料弹性加工技术研究
发布时间：2022-04-23 16:46
目前中大口径高精度先进光学元件已经广泛应用于国家重大高技术光学工程及民用高端光电系统等领域,当前其制造工序流程“高效精密/超精密磨削成形+确定性数控抛光”已相对发展成熟,但在高效磨削和抛光之间仍存在一个效率断层和损伤控制空白区,需要在保持成形精度的前提下高效地去除数十微米的表层和亚表面缺陷,且达到光学表面。在已有抛光技术领域,由于基本都采用游离磨料抛光的加工方式,可以获得很好的表面粗糙度,但是基于压力控制的进给,游离磨料抛光较难保证工件的面形几何精度,同时加工效率相对低下。由于游离磨料的加工方式存在这些不可避免的原理性问题,已有不少研究聚焦在固结磨料研抛加工。本文提出了一种采用固结磨料弹性工具的加工方式,通过工具系统的弹簧弹性系数控制,可大范围调节工具下压力,配合微细固结磨料可快速将磨削后的光学元件表面加工至干涉仪能检测的精度,有效提升去除效率。本文主要研究内容如下:（1）基于计算机数控光学表面成型技术的基本原理,从提高去除效率并且兼顾表面质量的角度出发,结合固结磨料的特性,提出固结磨料弹性工具;（2）通过有限元仿真获得固结磨料弹性工具的接触区压力分布状况,结合行星运动的速度分布状况,...
【文章页数】：108 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、目的及意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究目的及意义
1.2 光学元件抛光技术研究现状
1.2.1 小磨头抛光技术
1.2.2 应力盘抛光技术
1.2.3 离子束抛光技术
1.2.4 磁流变抛光技术
1.2.5 气囊抛光技术
1.3 固结磨料加工技术
1.3.1 游离磨料研磨存在的问题
1.3.2 固结磨料加工的研究现状
1.3.3 固结磨料抛光技术的应用现状
1.4 主要研究内容
第2章 固结磨料弹性工具的设计
2.1 CCOS的基本原理
2.2 固结磨料弹性工具的结构设计
2.2.1 固结磨料片选型
2.2.2 精密波形弹簧选型
2.3 固结磨料弹性工具的调试与优化
2.3.1 固结磨料弹性工具的预紧
2.3.2 固结磨料片修整工艺
2.4 本章小结
第3章 固结磨料弹性工具去除函数模型
3.1 固结磨料弹性抛光材料去除模型
3.2 抛光区速度分布模型建立
3.3 接触区压力分布模型
3.4 固结磨料弹性工具去除函数模型建立
3.5 固结磨料弹性工具去除函数优化
3.6 固结磨料弹性工具的定点抛光实验
3.7 本章小结
第4章 固结磨料弹性抛光的工艺参数影响规律分析
4.1 工艺参数对去除效率的影响
4.1.1 下压力对去除效率的影响
4.1.2 主轴转速对去除效率的影响
4.1.3 驻留时间对去除效率的影响
4.1.4 固结磨料粒度对去除效率的影响
4.2 工艺参数对表面粗糙度的影响
4.3 工艺参数影响分析
4.4 本章小结
第5章 固结磨料弹性加工应用基础实验
5.1 固结磨料弹性工具特性研究
5.1.1 去除函数稳定性
5.1.2 去除效率
5.2 边缘效应抑制试验研究
5.2.1 试验方案
5.2.2 试验结果与讨论
5.3 固结磨料弹性工具的整面抛光试验
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]可溶填充剂对孔隙自生成超硬磨料磨具孔隙生成的影响[J]. 吕冰海,董晨晨,邓乾发,袁巨龙,范红伟,吴喆. 机械工程学报. 2014(15)
[2]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)
[3]先进光学制造技术进展[J]. 许乔,王健,马平,陈贤华,雷向阳. 强激光与粒子束. 2013(12)
[4]军用装备精密加工的重堡——访兵器55所超精密加工研究室聂凤明主任[J]. 朱海涛. 国防制造技术. 2010(05)
[5]超精密加工领域科学技术发展研究[J]. 袁巨龙,张飞虎,戴一帆,康仁科,杨辉,吕冰海. 机械工程学报. 2010(15)
[6]游离和固结金刚石磨料抛光手机面板玻璃的试验研究[J]. 王军,李军,朱永伟,林魁,李茂. 金刚石与磨料磨具工程. 2009(02)
[7]光学元件超精密气囊抛光关键技术研究现状[J]. 张伟,李洪玉,于国彧. 光学学报. 2009(01)
[8]精密超精密加工技术在航天领域的应用与展望[J]. 刘俊利,刘伟. 航天制造技术. 2008(04)
[9]现代超精密加工技术和装备的研究与发展[J]. 张建明. 航空精密制造技术. 2008(01)
[10]Nanometer lapping technology at high speed[J]. YANG JianDong, TIAN ChunLin & WANG ChangXing School of Mechanical and Electrical Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China. Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2007(01)
博士论文
[1]能动磨盘加工大口径非球面关键技术研究[D]. 刘海涛.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[2]采用平转动应力盘技术加工超大口径非球面的研究[D]. 罗霄.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[3]光学镜面离子束加工材料去除机理与基本工艺研究[D]. 焦长君.国防科学技术大学 2008
[4]光学镜面离子束修形理论与工艺研究[D]. 周林.国防科学技术大学 2008
[5]确定性磁流变抛光的关键技术研究[D]. 彭小强.国防科学技术大学 2004
[6]冰盘纳米抛光金属材料的研究[D]. 刘薇娜.吉林大学 2004
[7]离轴非球面CCOS加工过程关键技术研究[D]. 郑立功.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2003
[8]SiC光学材料超精密研抛关键技术研究[D]. 王贵林.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
[9]磁流变抛光技术的研究[D]. 张峰.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2000
本文编号：3647582
【文章页数】：108 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、目的及意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究目的及意义
1.2 光学元件抛光技术研究现状
1.2.1 小磨头抛光技术
1.2.2 应力盘抛光技术
1.2.3 离子束抛光技术
1.2.4 磁流变抛光技术
1.2.5 气囊抛光技术
1.3 固结磨料加工技术
1.3.1 游离磨料研磨存在的问题
1.3.2 固结磨料加工的研究现状
1.3.3 固结磨料抛光技术的应用现状
1.4 主要研究内容
第2章 固结磨料弹性工具的设计
2.1 CCOS的基本原理
2.2 固结磨料弹性工具的结构设计
2.2.1 固结磨料片选型
2.2.2 精密波形弹簧选型
2.3 固结磨料弹性工具的调试与优化
2.3.1 固结磨料弹性工具的预紧
2.3.2 固结磨料片修整工艺
2.4 本章小结
第3章 固结磨料弹性工具去除函数模型
3.1 固结磨料弹性抛光材料去除模型
3.2 抛光区速度分布模型建立
3.3 接触区压力分布模型
3.4 固结磨料弹性工具去除函数模型建立
3.5 固结磨料弹性工具去除函数优化
3.6 固结磨料弹性工具的定点抛光实验
3.7 本章小结
第4章 固结磨料弹性抛光的工艺参数影响规律分析
4.1 工艺参数对去除效率的影响
4.1.1 下压力对去除效率的影响
4.1.2 主轴转速对去除效率的影响
4.1.3 驻留时间对去除效率的影响
4.1.4 固结磨料粒度对去除效率的影响
4.2 工艺参数对表面粗糙度的影响
4.3 工艺参数影响分析
4.4 本章小结
第5章 固结磨料弹性加工应用基础实验
5.1 固结磨料弹性工具特性研究
5.1.1 去除函数稳定性
5.1.2 去除效率
5.2 边缘效应抑制试验研究
5.2.1 试验方案
5.2.2 试验结果与讨论
5.3 固结磨料弹性工具的整面抛光试验
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]可溶填充剂对孔隙自生成超硬磨料磨具孔隙生成的影响[J]. 吕冰海,董晨晨,邓乾发,袁巨龙,范红伟,吴喆. 机械工程学报. 2014(15)
[2]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)
[3]先进光学制造技术进展[J]. 许乔,王健,马平,陈贤华,雷向阳. 强激光与粒子束. 2013(12)
[4]军用装备精密加工的重堡——访兵器55所超精密加工研究室聂凤明主任[J]. 朱海涛. 国防制造技术. 2010(05)
[5]超精密加工领域科学技术发展研究[J]. 袁巨龙,张飞虎,戴一帆,康仁科,杨辉,吕冰海. 机械工程学报. 2010(15)
[6]游离和固结金刚石磨料抛光手机面板玻璃的试验研究[J]. 王军,李军,朱永伟,林魁,李茂. 金刚石与磨料磨具工程. 2009(02)
[7]光学元件超精密气囊抛光关键技术研究现状[J]. 张伟,李洪玉,于国彧. 光学学报. 2009(01)
[8]精密超精密加工技术在航天领域的应用与展望[J]. 刘俊利,刘伟. 航天制造技术. 2008(04)
[9]现代超精密加工技术和装备的研究与发展[J]. 张建明. 航空精密制造技术. 2008(01)
[10]Nanometer lapping technology at high speed[J]. YANG JianDong, TIAN ChunLin & WANG ChangXing School of Mechanical and Electrical Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China. Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2007(01)
博士论文
[1]能动磨盘加工大口径非球面关键技术研究[D]. 刘海涛.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[2]采用平转动应力盘技术加工超大口径非球面的研究[D]. 罗霄.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[3]光学镜面离子束加工材料去除机理与基本工艺研究[D]. 焦长君.国防科学技术大学 2008
[4]光学镜面离子束修形理论与工艺研究[D]. 周林.国防科学技术大学 2008
[5]确定性磁流变抛光的关键技术研究[D]. 彭小强.国防科学技术大学 2004
[6]冰盘纳米抛光金属材料的研究[D]. 刘薇娜.吉林大学 2004
[7]离轴非球面CCOS加工过程关键技术研究[D]. 郑立功.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2003
[8]SiC光学材料超精密研抛关键技术研究[D]. 王贵林.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
[9]磁流变抛光技术的研究[D]. 张峰.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2000
本文编号：3647582
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