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光学微结构快速车削工艺研究与精度分析

作　者: 朱登超
导　师: 王贵林
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 机械工程
关键词: 微结构微透镜阵列快速车削加工刀具干涉刀具补偿
分类号: TG51
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 49次
引　用: 2次
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内容摘要

近年来,复杂面形或微结构光学元件在军事和民用领域的应用越来越广泛,例如红外探测器中的微透镜阵列、军用头盔中自由面形棱镜,均能够大大提高光学系统的综合性能。超精密快速车削能够精确加工出多种复杂面形零件,一次加工即可获得很高的尺寸精度、形状精度和很低的表面粗糙度。但微结构类面形快速车削加工精度的影响因素很多,相互关系比较复杂,目前国内外对该方面的研究报道非常少。本文针对超精密快速车削加工的特点,进行了光学微结构加工的精度分析与设计,主要研究内容如下:1)根据超精密快速车削加工系统的组成结构、动态特性和切削参数,建立了控制信号、刀具输出位移之间的工艺模型,以及复杂面形、微结构快速车削加工的表面生成模型;在此基础上,进行了微结构加工精度的影响因素分析;2)结合几种典型微结构快速车削的加工特点,研究了刀具干涉对加工精度的影响,提出了刀具参数的设计依据;3)分析了微结构快速车削加工过程中的刀具过切现象,为了提高加工精度,对微透镜阵列等复杂面形进行了刀具补偿算法设计,初步编制了工艺系统软件;4)以两种不同排列形式的微透镜阵列作为对象,进行了超精密快速车削加工实验,对加工面形进行了测试分析,结果表明微透镜阵列加工精度得到了显著提高,能够满足使用要求。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章绪论  12-21
  1.1 课题的来源及意义  12-13
    1.1.1 课题的来源  12
    1.1.2 课题研究的背景和意义  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-20
    1.2.1 快速车削加工的特点  13-14
    1.2.2 国外研究现状  14-18
    1.2.3 国内研究现状  18-20
  1.3 本文的主要研究内容  20-21
第二章微结构快速车削加工的精度分析  21-35
  2.1 超精密快速车削加工的工艺建模  21-26
    2.1.1 切削状态分析  21-23
    2.1.2 工艺系统建模  23-24
    2.1.3 工艺模型特征分析  24-26
  2.2 微结构加工形貌的生成模型  26-27
  2.3 微结构加工精度的影响因素分析  27-34
    2.3.1 控制信号对加工精度的影响  28-30
    2.3.2 切削力对加工精度的影响  30-31
    2.3.3 微结构形状特征对加工精度的影响  31
    2.3.4 工艺系统动态特性对加工精度的影响  31-33
    2.3.5 微结构快速车削的加工能力分析  33-34
  2.4 本章小结  34-35
第三章刀具干涉对加工精度的影响与刀具参数设计  35-44
  3.1 微结构快速车削加工的刀具干涉分析  35-37
  3.2 正弦放射线加工的刀具参数设计  37-38
  3.3 微透镜阵列加工的刀具参数设计  38-40
  3.4 正弦相位板加工的刀具参数设计  40-42
  3.5 本章小结  42-44
第四章刀尖圆弧半径对加工精度的影响与补偿算法设计  44-52
  4.1 微结构快速车削加工的过切现象分析  44-46
  4.2 透镜阵列加工的刀具半径补偿算法设计  46-47
  4.3 一般复杂面形加工的刀具半径补偿算法设计  47-49
  4.4 微结构快速车削加工的软件设计  49-51
  4.5 本章小结  51-52
第五章光学微结构快速车削加工实验分析  52-64
  5.1 光学微结构快速车削加工的实验条件  52-54
  5.2 微透镜阵列快速车削加工实验  54-57
    5.2.1 工件面形转换算法与控制信号设计  54-55
    5.2.2 刀具路径规划  55-56
    5.2.3 工艺参数设计及加工实现  56-57
  5.3 微透镜阵列加工表面测试分析  57-63
  5.4 本章小结  63-64
第六章总结和展望  64-66
  6.1 全文总结  64
  6.2 研究展望  64-66
致谢  66-67
参考文献  67-69
作者在学期间取得的学术成果  69

光学微结构快速车削工艺研究与精度分析

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