高效公自转轮式抛光技术结构及工艺研究

发布时间：2017-08-18 10:18

  本文关键词：高效公自转轮式抛光技术结构及工艺研究

  更多相关文章： 光学加工 计算机辅助表面成型 公自转轮式抛光 去除函数 高效加工 MATLAB仿真 收敛效率

【摘要】：大口径光学系统具有地面像元分辨率高,能量收集能力强的特点,被广泛用于新一代空间对地观测系统。但是,目前航空航天普遍使用的大口径、超大口径光学元件,尤其是不具有一般玻璃水解特性的大口径碳化硅元件,材料去除效率不足的问题尤为突出。如何在保证加工精度的前提下,进一步提高材料去除效率是目前大口径光学加工中急需解决的难题。本文通过调研现有计算机控制光学表面成形技术,提出一种全新的公自转轮式加工方式,能够大幅提高加工时的材料去除效率,同时又可以保持稳定的去除函数,可以满足粗抛光阶段的大口径非球面加工需求。新装置通过使用轮式磨头高速自转的加工方式替代现有设备使用的平转动加工方式,相比传统小磨头加工方式具有以下优点:1.使用高速自转磨头进行材料去除,同等去除函数束径情况下相较传统小磨头加工方式去除效率更高。2.去除函数符合存在中心峰值的类高斯型分布,符合面形收敛要求。3.方便更换不同尺寸磨头,使用大抛光轮实现高效去除,使用小抛光轮进行高陡度非球面加工或者边缘加工。4.与实验室矩阵算法兼容良好,可以实现高效去除和较高的面形收敛效率。5.机床终端响应快速、更易控制。传统行星运动磨头由于离心运动使得转动惯量较大,造成响应速度较低,控制难度大。而公自转轮式抛光装置特有的运动方式使得转动惯量更小,具有更快的响应速度,可以实现运动的精确控制。根据相关工艺试验,验证了本装置能够实现SiC材料的高效去除,而且具有很好的去除稳定性。根据去除函数进行仿真加工的结果表明,在现有算法下,本装置的去除函数具有很高的收敛效率和加工效率,具有解决现有大口径光学元件制造效率低下难题的潜力。
【关键词】：光学加工 计算机辅助表面成型 公自转轮式抛光 去除函数 高效加工 MATLAB仿真 收敛效率
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH74
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-25
• 1.1 课题研究背景及意义11-13
• 1.2 非球面反射镜加工技术简介13-21
• 1.2.1 传统非球面加工工艺13-15
• 1.2.2 计算机控制光学表面成型技术15-16
• 1.2.3 小磨头技术16-17
• 1.2.4 应力抛光技术17-18
• 1.2.5 应力盘抛光技术18-19
• 1.2.6 磁流变抛光技术19-20
• 1.2.7 离子束抛光技术20-21
• 1.3 计算机控制表面成型技术发展现状21-22
• 1.4 本论文的主要研究内容22-25
• 第2章 公自转轮式抛光装置设计及去除函数建模25-43
• 2.1 Preston假设25
• 2.2 行星抛光装置结构简介25-29
• 2.3 公自转轮式抛光工作原理及结构简介29-35
• 2.3.1 公自转抛光装置结构简介29-30
• 2.3.2 公自转轮式抛光结构机械设计30-33
• 2.3.3 轮式抛光磨头接触区域分析33-34
• 2.3.4 轮式磨头抛光亚表面损伤估算34-35
• 2.4 公自转轮式抛光去除函数仿真35-41
• 2.4.1 压力分布建模36
• 2.4.2 速度分布建模36-39
• 2.4.3 去除函数仿真39-41
• 2.5 本章小结41-43
• 第3章 公自转轮式抛光装置工艺实验及影响参数研究43-59
• 3.1 实现公自转轮式抛光代替装置结构简介43-44
• 3.2 去除函数实验44-49
• 3.2.1 去除函数实验流程44-45
• 3.2.2 去除函数实验45-49
• 3.3 工艺参数对抛光去除结果的影响49-54
• 3.3.1 压入深度对去除区域大小的影响51
• 3.3.2 压入深度对抛光压力的影响51-52
• 3.3.3 抛光速度对去除效率的影响52-53
• 3.3.4 压入深度对去除效率的影响53-54
• 3.4 去除函数稳定性实验54-56
• 3.5 去除效率分析56-57
• 3.6 加工曲面能力分析57-58
• 3.7 替代装置实验结果分析58
• 3.8 本章小结58-59
• 第4章 仿真加工实验59-65
• 4.1 常用驻留时间算法59-60
• 4.2 矩阵代数加工模型60-61
• 4.3 仿真加工平面镜61-63
• 4.4 本章小结63-65
• 第5章 总结与展望65-67
• 5.1 论文研究成果和创新点65-66
• 5.2 研究方向展望66-67
• 参考文献67-70
• 在学期间学术成果情况70-71
• 指导教师及作者简介71-72
• 致谢72

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