大口径快速抛光机设计与相关问题研究

发布时间：2017-09-24 10:16

  本文关键词：大口径快速抛光机设计与相关问题研究

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【摘要】：大口径平面光学元件在空间光学、航空航天、激光聚变等诸多高技术领域的需求数量越来越多,大口径平面光学元件的超精密加工技术已成为当代科技前沿的关键支撑技术之一。本文针对大口径平面光学元件的高效、高精抛光需求,对大口径平面光学元件快速抛光机进行了研制。快速抛光技术正处于发展之中,属于新型抛光技术之一,该项技术的成熟发展,将为高档光学、精密机械提供一种新的高效、高精度、低成本的数字化加工技术手段。本文在分析光学玻璃的抛光机理、抛光工艺关键因素以及聚氨酯抛光特点的基础上,建立了平面元件的抛光模型;分析了光学薄板元件的装夹特点,对光学薄板元件抛光装夹方案进行了设计;根据多区域压力调节原理,提出了一种通过对局部高面形区域进行加压来提高该区域材料去除效率和抛光面形精度的方法。本文研究了三种抛光机布局方案,经过分析论证,采用了立墙式结构,抛光头采用直线往复运动形式。根据机床设计技术指标,对大口径快速抛光机进行了总体设计,对机床零部件进行了优化设计,保证所设计的抛光机具备高的机械精度。本文对快速抛光机的装配过程进行了研究,设置了关键控制点,阐述了机床精度的检测方法,并进行了相关工艺试验,试验结果表明,所研制的大口径快速抛光机具有较高的去除效率和良好的面形控制能力,达到了设计目标。
【关键词】：大口径 快速抛光机 光学元件 装夹技术 机床设计
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH74
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1. 绪论9-13
• 1.1 课题背景及其研究意义9-10
• 1.2 现代光学元件制造发展的特点与常用的加工方法10-11
• 1.2.1 现代光学元件制造发展的特点10
• 1.2.2 光学元件常用的加工方法10-11
• 1.3 本文的主要研究内容11-13
• 2. 平面光学元件抛光相关技术研究13-25
• 2.1 光学玻璃抛光机理假说与抛光工艺关键因素13-15
• 2.1.1 光学玻璃抛光机理假说13-14
• 2.1.2 抛光工艺关键因素14-15
• 2.2 平面光学元件抛光模型15-18
• 2.2.1 古典抛光与聚氨酯抛光垫抛光特性分析15-17
• 2.2.2 平面抛光机的抛光数学模型17-18
• 2.3 光学薄板元件装夹技术研究18-24
• 2.3.1 影响薄板光学元件抛光精度的主要因素19-20
• 2.3.2 光学薄板元件抛光装夹分析研究20-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3. 大口径快速抛光机设计25-48
• 3.1 整机结构设计25-28
• 3.1.1 大口径快速抛光机主要性能指标25
• 3.1.2 抛光机总体方案设计25-28
• 3.1.3 快速抛光机主要组成部分28
• 3.2 机床零部件设计28-43
• 3.2.1 转台部件设计28-37
• 3.2.2 立柱部件设计37-38
• 3.2.3 工件轴与修整轴组件设计38-41
• 3.2.4 温度控制系统设计41-42
• 3.2.5 机床润滑与防护系统设计42-43
• 3.3 电机功率校核43-46
• 3.3.1 X轴电机核算43-44
• 3.3.2 Z_1轴与Z_2轴电机核算44-45
• 3.3.3 S_1轴电机核算45-46
• 3.3.4 S_2轴电机核算46
• 3.3.5 转台电机核算46
• 3.4 本章小结46-48
• 4. 大口径快速抛光机装配与检测48-60
• 4.1 机床装配48-51
• 4.1.1 铸件时效及表面处理48
• 4.1.2 立柱部件装配48
• 4.1.3 工件轴与修整轴主轴箱装配48-50
• 4.1.4 工件轴与修整轴轴系装配50
• 4.1.5 转台装配50-51
• 4.1.6 机床整机装配51
• 4.2 机床精度检测51-59
• 4.2.1 修整轴定位精度与重复定位精度检测51-52
• 4.2.2 转台平面度检测52-53
• 4.2.3 转台端面跳动检测53-54
• 4.2.4 工件轴与修整轴对转台台面垂直度检测54-55
• 4.2.5 转台热稳定性检测55
• 4.2.6 检测证书55-59
• 4.3 本章小结59-60
• 5. 平面抛光相关工艺试验60-67
• 5.1 金刚石丸片修锐60-62
• 5.2 聚氨酯抛光垫修整62
• 5.3 玻璃线纹尺抛光试验62-63
• 5.4 熔石英抛光试验63-64
• 5.5 K9玻璃抛光试验64-66
• 5.6 本章小结66-67
• 6. 结论与展望67-68
• 6.1 结论67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-72
• 附录：硕士研究生学习阶段发表论文和取得的成果72-73
• 致谢73-74

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本文编号：910842