自由曲面的投影式激光振鏡掃描刻蝕誤差分析與工藝研究.pdf

1、在全球化競爭的背景下，跨尺度自由曲面零部件越來越多的應(yīng)用在航空航天、能源、船舶等高、精、尖領(lǐng)域，為了實現(xiàn)特殊的表面性能需要在硬質(zhì)合金、陶瓷、復(fù)合多層膜等難加工材質(zhì)的零件表面制造大幅面微結(jié)構(gòu)，通常其加工方式是通過五軸聯(lián)動數(shù)控機床進行精密銑/磨削，但是存在難以兼顧高精度和高效率以及難以加工柔性材料等不足。
　　激光振鏡掃描刻蝕技術(shù)擁有聚焦激光能量高、激光光斑小、非接觸式加工等特點，且振鏡質(zhì)量輕，轉(zhuǎn)動慣量小，起停時加速度大，跳轉(zhuǎn)速度快，

2、特別適合微結(jié)構(gòu)的高效率、高精度刻蝕，能很好彌補傳統(tǒng)機械加工的不足，投影式激光振鏡掃描技術(shù)根據(jù)光線平行投影原理，利用聚焦激光束的焦深特性，通過多軸聯(lián)動機床的精確定位帶動振鏡移動實現(xiàn)跨尺度自由曲面的刻蝕加工。
　　本文針對投影式振鏡掃描激光刻蝕系統(tǒng)主要進行了以下幾方面研究內(nèi)容：
　　(1)針對跨尺度自由曲面投影式激光振鏡掃描刻蝕，分析了其多重優(yōu)化判別條件下的曲面劃分算法，建立了曲面劃分算法的三個基本準(zhǔn)則，即曲面片分層準(zhǔn)則、曲面分

3、塊準(zhǔn)則、曲面分片準(zhǔn)則。
　　(2)針對投影式激光刻蝕系統(tǒng)，詳細研究分析了振鏡畸變誤差，并對不同校正方法的校正精度做出了評估，并對拼接誤差進行了詳細的分析。
　　(3)針對投影式激光刻蝕系統(tǒng)，詳細研究分析了五軸機床運動誤差，并校正了振鏡與工作臺之間的旋轉(zhuǎn)裝配誤差，根據(jù)齊次變換原理建立了其空間誤差模型，得到了振鏡頭末端與機床的定位誤差，為后續(xù)的機床誤差補償?shù)於嘶A(chǔ)。
　　(4)通過實驗找出從平面到曲面激光光斑尺寸、能量密