非球曲面的超精密加工工藝及加工系統(tǒng)的研究說明書.doc

I摘要非球面光學(xué)零件可以獲得球面光學(xué)零件無可比擬的良好的成像質(zhì)量，在光學(xué)系統(tǒng)中能夠很好的矯正多種像差，改善成像質(zhì)量，提高系統(tǒng)鑒別能力，它能以一個(gè)或幾個(gè)非球面零件代替多個(gè)球面零件，從而簡(jiǎn)化儀器結(jié)構(gòu)，降低成本并有效的減輕儀器重量。可廣泛應(yīng)用于各種現(xiàn)代光電子產(chǎn)品，幾乎在所有的工程應(yīng)用領(lǐng)域中，無論是現(xiàn)代國防科技技術(shù)領(lǐng)域，還是普通的工業(yè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景，開展光學(xué)玻璃非球面零件的高精密光學(xué)技術(shù)研究具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。本次設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容為非球曲面的超精密加工系統(tǒng)的研究，非球曲面的超精密加工工藝的研究。重點(diǎn)內(nèi)容是非球曲面加工超精密磨削裝置的設(shè)計(jì)，主要為砂輪主軸裝置的選取，中心高位調(diào)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，各個(gè)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)以及砂輪運(yùn)動(dòng)軌跡的分析。在研究過程中詳細(xì)的分析了影響零件加工精度的各種主要因素并提出相應(yīng)的控制措施，尤其是對(duì)非球曲面的磨削加工設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，并簡(jiǎn)要分析了非球曲面加工機(jī)床的數(shù)控及伺服控制系統(tǒng)等。關(guān)鍵詞：非球曲面；超精密加工；微調(diào)機(jī)構(gòu)；金剛石砂輪IIAbstractTheasphericopticalpartscangetgoodimagequality,goodopticalsystemcorrectionofvariousaberrations,toimprovetheimagequality,andimprovethesystemabilitytoidentifyittooneorseveralnon-sphericalsphericalopticalpartsunparalleledpartsinsteadofanumberofsphericalparts,thussimplifyingtheinstrumentstructure,reducecostsandreduceinstrumentweight.Itswidelyusedinmanyrealms,suchasnationaldefense,machinechemicalandaviation.Itsveryusefultodevelopthegrindingtheoryandimportantpracticalsignificancetostudythehighprecisiongrindingmethodsabouttheopticalglassasphericsurfaceparts.Thisarticlediscussedintheultra-precisiongrinder,theCNCoperationprogram,andtheasphericsurfaceopticspartsgrindingcraft.Thecenterheightmicro-adjustingmechanismandthedrivesystem.Intheprocessoftheresearch,weanalysisitdetailedthatthemainfactorinfluencetheprocessprecisionoftheparts,andmakesomethingtosolveit,especiallyfortheprecisiongrindingequipments,andanalysisitsimplifyfortheprecisionmachinetoolforasphericsurfaceopticspartsandtheservo-controlsystemandtheothertechnology.Keywords:theasphericsurface；ultra-precisionmachining；themicro-adjustingmechanism；diamondwheelIII目錄摘要.I目錄.III第1章緒論.11.1非球面加工的優(yōu)點(diǎn)和意義.11.2非球曲面研究概述.11.2.1非球面的定義.11.2.2非球面應(yīng)用領(lǐng)域.21.2.3非球曲面加工技術(shù)近年來發(fā)展概況.21.2.4非球曲面加工的發(fā)展趨勢(shì)和研究方向.41.3非球面光學(xué)零件材料及其加工方法.41.3.1計(jì)算機(jī)數(shù)控單點(diǎn)金剛石技術(shù)（SPDT）.51.3.2超精密磨削技術(shù).51.3.3計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成型（CCOS）技術(shù).51.3.4光學(xué)玻璃模壓成型技術(shù).61.3.5光學(xué)塑料成型技術(shù).61.3.6其他非球面加工技術(shù).61.4非球面精密磨削加工理論.61.4.1微量加工理論.71.4.2脆性材料的延性域磨削.8第2章超精密非球面加工方案選擇及誤差分析.102.1超精密非球曲面磨床的總體布局.102.1.1空氣主軸系統(tǒng).102.1.2伺服進(jìn)給系統(tǒng).112.1.3微位移測(cè)量系統(tǒng).112.1.4中心高微調(diào)系統(tǒng).112.1.5數(shù)控系統(tǒng).112.2非球曲面磨削方案的確定.122.2.1加工零件的技術(shù)參數(shù).13IV2.2.2非球曲面磨削方案確定.132.3加工誤差分析.142.3.1中心高微調(diào)機(jī)構(gòu)對(duì)零件加工精度的影響.152.3.2在X軸上砂輪安裝誤差對(duì)零件加工精度的影響.172.3.3砂輪半徑誤差對(duì)零件加工精度的影響.182.3.4X及R綜合作用時(shí)對(duì)零件面形精度的影響.19第3章非球面磨削裝置設(shè)計(jì).213.1超精密加工的關(guān)鍵技術(shù).213.1.1超精密主軸.213.1.2超精密導(dǎo)軌.213.1.3傳動(dòng)系統(tǒng).223.1.4超精密刀具.223.1.5超精密加工其他技術(shù).233.2傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì).233.2.1磨削參數(shù)的計(jì)算.233.2.2導(dǎo)軌的整體設(shè)計(jì).243.2.3傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算.253.3磨削系統(tǒng)設(shè)計(jì).253.3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).263.3.1中心高微調(diào)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).273.3.2砂輪主軸的選擇.28結(jié)論.31致謝.32參考文獻(xiàn).33VCONTENTSAbstract.ICONTENTS.IIICapter1Introduction.11.1Themeaningoftheprocessingofasphericsurface.11.2Theintrouductionoftheasphericsurfacesresearch.11.2.1Definitionofasphericsurface.11.2.2Applicationofasphericsurface.21.2.3Thedevelopmentofasphericsurfaceinrecentyears.21.2.4Asphericpricesssingtrendsandresearchdirections.41.3Thepartsmaterialandtheprocessingmethod.41.3.1Computer-controlledsingle-pointdiamondtechnology（SPDT）.51.3.2Ultra-precisiongrindingtechnology.51.3.3ComputerControlledOpticalSurfacing（CCOS）.51.3.4Opticalglasscompressionmoldingtechnology.61.3.5Opticalplasticmoldingtechnology.61.3.6Otherprocessingtechnology.61.4Asphericsurfaceprecisiongrindingtheory.61.4.1Traceprocessingtheory.81.4.2Ductile-regimegrindingofbrittlematerials.8Capter2Ultra-precisionasphericprocessingalternativesanderroranalysis.102.1Ultraprecisionasphericalsurfacegrindingmachinelayout.102.1.1Airspindlesystem.102.1.2Servofeedsystem.112.1.3Micro-d