軸對稱非球面的精密車削數(shù)控編程及加工實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、為了獲得良好的成像質(zhì)量，傳統(tǒng)球面光學(xué)系統(tǒng)需要比較復(fù)雜的多透鏡結(jié)構(gòu)形式。非球面光學(xué)元件能夠矯正像差，是簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、減少鏡片和提高成像質(zhì)量的快捷方式。隨著非球面光學(xué)元件越來越多地應(yīng)用于高性能的光學(xué)系統(tǒng)中，非球面光學(xué)元件的加工精度、表面質(zhì)量和制造成本成為制約高性能光學(xué)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。因此，國內(nèi)外許多專家學(xué)者積極探索研究各種非球面光學(xué)元件的超精密加工技術(shù)，如單點(diǎn)金剛石超精密車削技術(shù)、超精密磨削技術(shù)、超精密拋光技術(shù)等。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)

2、，適合不同的需求。單點(diǎn)金剛石超精密車削加工技術(shù)具有成本低、表面質(zhì)量高的特點(diǎn)，已經(jīng)成為了當(dāng)前光學(xué)元件超精密加工的主流技術(shù)。本文是在初步完成超精密機(jī)床軟硬件系統(tǒng)搭建的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了軸對稱非球面的精密車削數(shù)控編程及加工實(shí)驗(yàn)研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，介紹了普通車削機(jī)理與單點(diǎn)金剛石超精密車削機(jī)理。分析了兩軸聯(lián)動單點(diǎn)金剛石車削原理，闡述了超精密加工質(zhì)量的影響因素，為超精密加工實(shí)驗(yàn)提供了理論依據(jù)。同時(shí)，介紹了用于單點(diǎn)金剛石超精密車削加

3、工實(shí)驗(yàn)的超精密機(jī)床軟硬件系統(tǒng)、金剛石刀具、超精密加工環(huán)境、超精密測量技術(shù)及儀器等。
　　其次，研究了軸對稱非球面以及 NURBS曲線的數(shù)學(xué)描述方法，分析了數(shù)控編程的常見數(shù)據(jù)處理算法，提出了逐點(diǎn)逼近的節(jié)點(diǎn)計(jì)算方法。同時(shí)，采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法，經(jīng)過軟件功能目標(biāo)分析，完成了軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了軟件各個(gè)功能模塊，成功開發(fā)出了面向復(fù)雜回轉(zhuǎn)曲面的數(shù)控車削自動編程軟件。
　　最后，在加工實(shí)驗(yàn)前，完成了超精密機(jī)床系統(tǒng)調(diào)試及機(jī)床精度測量

4、、補(bǔ)償。同時(shí)，介紹了開展超精密車削加工的實(shí)驗(yàn)流程，分析了刀具對中誤差，并提出了刀具對中誤差修正的具體措施。為了獲得單點(diǎn)金剛石精密車削鋁合金6061/T651切削用量參數(shù)對表面粗糙度的影響，設(shè)計(jì)并開展了正交實(shí)驗(yàn)，得知影響表面粗糙度的關(guān)鍵因素是主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給率次之，切削厚度為一般因素。基于正交實(shí)驗(yàn)獲得的優(yōu)化參數(shù)，進(jìn)行了軸對稱拋物面的精密車削加工實(shí)驗(yàn)，并完成了工件的表面粗糙度以及面形精度的測量與分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所開發(fā)的數(shù)控編程軟件編制的復(fù)雜