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摘要非球面光學零件可以獲得球面光學零件無可比擬的良好的成像質(zhì)量，在光學系統(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，它能以一個或幾個非球面零件代替多個球面零件，從而簡化儀器結(jié)構(gòu)，降低成本并有效的減輕儀器重量?？蓮V泛應用于各種現(xiàn)代光電子產(chǎn)品，幾乎在所有的工程應用領(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)域都有著廣泛的應用前景，開展光學玻璃非球面零件的高精密光學技術(shù)研究具有重要的理論意義和現(xiàn)實指導意義。本次設計研究內(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。重點內(nèi)容是非球曲面加工超精密磨削裝置的設計，主要為砂輪主軸裝置的選取，中心高位調(diào)機構(gòu)的設計，各個運動的傳動設計以及砂輪運動軌跡的分析。在研究過程中詳細的分析了影響零件加工精度的各種主要因素并提出相應的控制措施，尤其是對非球曲面的磨削加工設備進行詳細設計，并簡要分析了非球曲面加工機床的數(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)展趨勢和研究方向.41.3非球面光學零件材料及其加工方法.41.3.1計算機數(shù)控單點金剛石技術(shù)（SPDT）.51.3.2超精密磨削技術(shù).51.3.3計算機控制光學表面成型（CCOS）技術(shù).51.3.4光學玻璃模壓成型技術(shù).61.3.5光學塑料成型技術(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伺服進給系統(tǒng).112.1.3微位移測量系統(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)機構(gòu)對零件加工精度的影響.152.3.2在X軸上砂輪安裝誤差對零件加工精度的影響.172.3.3砂輪半徑誤差對零件加工精度的影響.182.3.4X及R綜合作用時對零件面形精度的影響.19第3章非球面磨削裝置設計.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超精密導軌.213.1.3傳動系統(tǒng).223.1.4超精密刀具.223.1.5超精密加工其他技術(shù).233.2傳動系統(tǒng)設計.233.2.1磨削參數(shù)的計算.233.2.2導軌的整體設計.243.2.3傳動參數(shù)的計算.253.3磨削系統(tǒng)設計.253.3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計.263.3.1中心高微調(diào)機構(gòu)設計.273.3.2砂輪主軸的選擇.28結(jié)論.31致謝.32參考文獻.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