軸對稱非球面的精密車削數(shù)控編程及加工實驗研究.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

2、，適合不同的需求。單點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，已經(jīng)成為了當前光學(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床軟硬件系統(tǒng)搭建的基礎(chǔ)上，進行了軸對稱非球面的精密車削數(shù)控編程及加工實驗研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，介紹了普通車削機理與單點金剛石超精密車削機理。分析了兩軸聯(lián)動單點金剛石車削原理，闡述了超精密加工質(zhì)量的影響因素，為超精密加工實驗提供了理論依據(jù)。同時，介紹了用于單點金剛石超精密車削加

3、工實驗的超精密機床軟硬件系統(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，提出了逐點逼近的節(jié)點計算方法。同時，采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法，經(jīng)過軟件功能目標分析，完成了軟件架構(gòu)設(shè)計并實現(xiàn)了軟件各個功能模塊，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，在加工實驗前，完成了超精密機床系統(tǒng)調(diào)試及機床精度測量

4、、補償。同時，介紹了開展超精密車削加工的實驗流程，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)計并開展了正交實驗，得知影響表面粗糙度的關(guān)鍵因素是主軸轉(zhuǎn)速，進給率次之，切削厚度為一般因素?；谡粚嶒灚@得的優(yōu)化參數(shù)，進行了軸對稱拋物面的精密車削加工實驗，并完成了工件的表面粗糙度以及面形精度的測量與分析。實驗結(jié)果表明所開發(fā)的數(shù)控編程軟件編制的復(fù)雜