王鹤岩[1]2001年在《轨迹补偿法加工非球面光学零件新技术的研究》文中研究表明针对国内外非球面加工现状，本文提出一种新的加工方法-轨迹补偿法，利用等距线公式，建立了轨迹补偿法加工原理的数学模型，分析论证了轨迹补偿法的正确性、可行性、实用性，并应用MATLAB和VB编制出相应的加工程序，在此基础上，设计出相应加工机床的总体结构。 编制出的程序可计算出各种二次曲线的补偿误差，精度可达10~(-6)mm，设计出的加工机床可完成二次曲线的截取，补偿等功能，满足基本运动要求。该机床完善后，可加工所有二次曲线和高次曲线，并能保证较好的零件面形精度，该机床结构简单，加工尺寸范围大，加工效率高，将会大大降低非球面加工的成本。
王院生[2]2005年在《轨迹成形法加工非球面光学零件原理的研究》文中进行了进一步梳理非球面光学零件加工是当前国内外公认的难题。为了解决非球面光学零件加工难、成本高的问题，现已研究出的加工方法有几十种。从发展历史看，大体上是从手工加工方法，发展到轨迹成形的机械加工方法，再发展到当前的数控加工方法、塑料注塑和玻璃模压加工方法。 传统的手工加工方法要求操作者有丰富经验和很高的技巧，加工周期长、成本高，重复性差，无法适应批量生产的需求。传统的机构或靠模的轨迹成形加工方法，加工效率高、加工成本较低，但一般只适用于加工中低精度的非球面光学零件，而且由于加工依据的轨迹的单一性，通用性差。 随着数控技术的发展，加工非球面光学零件的数控技术得到重视并得到应用，当前各发达国家都投入大量的人力和物力研究数控加工非球面技术。但目前数控加工非球面技术，机床精度要求高、对操作者的知识水平要求也高，加工成本高。因此，为降低成本，促使人们利用数控加工技术加工出高精度的模具，进行塑料非球面零件的注塑和玻璃非球面零件的模压，但注塑和模压技术通用性差。 为改善非球面光学零件加工技术的通用性、降低加工成本，提出了轨迹成形法加工非球面光学零件的新原理。 现今的非球面光学系统中采用的非球面零件有二次和高次非球面，但绝大多数采用的是二次非球面，其子午截面曲线为二次曲线，解决二次非球面的加工问题也就成为重要的研究内容。本文研究的轨迹成形法新原理是针对二次非球面加工提出的。该原理实际上是数学上早已证明的圆锥曲线原理，即从一个圆锥体上可以截取任何二次曲线。 工程上准确地加工出一个圆锥体是容易的，用一个平面截得高精度的二次曲线也容易。但实际应用圆锥曲线加工二次非球面，必须具备两个条件，即可以截取给定的任意具体的二次曲线，而且能够高精度地把截取的二次曲线转移到工件上去，只有这样才能实现高精度、高效率和低成本地加工所需的二次非球面。 为了实现利用圆锥曲线加工二次非球面的技术，本文重点以如下四个方面的研究作为主要内容：首先要解决光学设计者给定的任何具体的二次曲线，根据给定曲线的参数e和p，能够从圆锥体上截取所需的二次曲线的理论问题；其次要解决在加工过程中如何把截取的轨迹精确快速地转移到工件上去的方法；叁是要解决如何设计出能够保证加工要求的设备结构；四是要解决具体实施加工的一系列工艺问题。通过完成上述的研究内容，达到验证轨迹成形法加工非球面光学零件新原理的正确性、可行性和实用性的目的。
顾莉栋[3]2009年在《切线回转法加工大型高次非球面光学零件新原理的研究》文中提出非球面光学零件加工是国内外公认的难题。为解决非球面光学零件加工难,成本高的问题,本文提出了切线回转法加工高次非球面光学零件的新原理。切线回转法加工原理适用于加工包括球面,二次非球面以及高次非球面光学零件。本文着重研究了加工大型非球面的原理,首先对加工原理进行了理论精度分析;其次,根据精度分析,进行了φ250～400nm大口径非球面机床结构设计;最后提出了机床硬件和软件设计方案,这些为以后的工作奠定了理论基础。由以上研究,可得出如下结论,切线回转法加工大型非球面从原理上来说是正确的,可行的,并且提高了高次大型非球面光学零件的加工效率,大大降低了加工成本。
朴承镐, 王院生, 王鹤岩, 蔡立[4]2005年在《轨迹成型法加工非球面光学零件新技术的研究》文中进行了进一步梳理为了解决非球面光学零件加工难的问题,提出了一种轨迹成型法加工非球面的新原理,并对新原理的理论、成型机理及机床原理结构进行了研究,在样机上验证了原理的正确性、可行性和实用性,分析了当前数控加工非球面光学零件技术的现状,说明了轨迹成型法加工非球面光学零件的意义和价值。
王院生, 王鹤岩, 高路, 蔡立, 朴承镐[5]2005年在《轨迹成形法加工非球面光学零件新技术的研究——轨迹成形法加工新原理提出的依据》文中进行了进一步梳理本文论述了光学非球面零件加工难的原因;分析了解决非球面零件加工难的关键;并指出了数控加工工艺系统对非球面加工造成误差的影响因素,以此得出探索和研究更为有效的加工非球面技术的必要性。
陈逢军[6]2010年在《非球面超精密在位测量与误差补偿磨削及抛光技术研究》文中进行了进一步梳理随着现代光学电子技术的飞速发展,应用于航天航空、天文、电子、激光以及通讯的各种光电产品不断涌现,对非球面的光学仪器的性能也提出了更高的要求,因此在批量制造非球面光学元件时,也对非球面模具的加工精度和加工材料等提出了新的要求,例如表面质量及精度要求越来越高、工件日趋变小或增大。为了解决目前非球面模具的超精密磨削制造中的关键技术,获得超精密的形状精度及超光滑表面,本文在调研国内外的超精密磨削、测量与误差补偿等大量文献资料与技术资料的基础上,对超精密磨削、测量、数据处理、误差补偿加工、超精密加工软件等方面进行了较为深入的研究。论文的第一章首先对国内外超精密加工技术包括超精密磨削、测量、补偿与抛光技术现状进行综述性介绍,并探讨了目前的超精密磨削、测量与误差补偿中存在的问题,从而提出相应的解决措施。接着围绕超精密磨削、测量、数据处理、误差补偿加工和超精密加工软件等方面的关键技术研究进行展开。第一个方面的关键技术是研究非球面形状的在位测量系统及其数据处理。论文在第二章中提出采用接触式测头结合激光干涉原理进行在位测量的方法,探讨接触式在位的数据误差的修正处理；也深入分析在位测量系统的测头半径误差、被测工件的对称轴半径方向的误差、对称轴倾角误差,弹性变形产生的测量误差。论文接着深入研究了在位测量系统所获的测量数据的处理方法。为提取准确的形状误差特征,首先研究对均匀密集或非均匀密集的测量数据进行准确快速地去毛刺处理；然后采用一种改进型的回归滤波方法,快速地对测量数据进行平滑处理。同时采用FFT法进行加速数据处理的方法进行也考虑。第二个方面的关键技术则是重点对非球面磨削的砂轮对刀、砂轮半径与磨损误差补偿进行研究。在第叁章中,以常用的非球面磨削方式为基础,首先采用单项误差补偿方法,深入分析超精密磨削轴对称曲面时砂轮中心位置X、Y方向的对刀误差与补偿、砂轮半径误差与补偿、砂轮磨损误差补偿；也提出一种基于直角或者圆弧砂轮的B轴旋转角度误差与补偿方法；并对X轴、旋转偏角、砂轮磨损与砂轮尺寸等综合误差的分离处理进行考虑。接着在第四章中,首先根据二轴或叁轴磨削方式,考虑接触式测量原理、测头尺寸、测量对象,提出了一种获取法向残余误差曲线的方法,从而得到了对加工工件形状综合误差补偿的方法。在此基础上,针对两轴直交轴圆弧砂轮磨削方式,提出采用残余误差对称补偿法计算砂轮补偿路径；针对两轴斜轴砂轮磨削方式,提出矢量残余误差补偿方法来控制砂轮圆弧中心的补偿路径；针对叁轴斜轴单点磨削方式,提出一种单点斜轴残余误差补偿的方法。进一步考虑了利用恒定加工量进行速度控制以进一步提高工件形状精度与表面粗糙度。第叁个方面的关键技术是研究超精密磨削、测量与误差补偿系统软件,进行相应的误差补偿磨削实验。第五章中编制了微小非球面超精密加工系统软件,可实现两轴或叁轴联动的磨削与补偿加工所需的非球面轨迹程序。其功能包括：参数输入模块、测量模块、工件面形精度分析与误差评估模块、误差补偿模块、轨迹显示与仿真加工模块。接着在第六章中,论文对球面模具、轴对称非球面模具进行超精密磨削与误差补偿加工实验。工艺实验包括X、Z直交轴球面模具误差补偿磨削；X、Z两轴斜轴非球面模具误差补偿磨削；X、Z、B叁轴斜轴球面与非球面模具误差补偿磨削,并对实验结果进行了分析,从而验证了超精密磨削、测量和误差补偿方法的合理性。最后对在位测量数据与离线测量数据进行比较,验证了在位测量系统的高精度性。论文的第四个方面关键技术是研究超精密磁性复合流体的斜轴抛光与修正。在第七章中,为获得更高的形状精度和更低的表面粗糙度,消除超精密磨削阶段产生的表面和亚表面损伤,提出了一种新的超精密磁性复合流体斜轴抛光加工工艺。研制了磁性复合流体斜轴抛光装置,并建立了磁性复合流体加工模型,推导出磁性复合流体抛光材料的去除函数和基于驻留时间的补偿加工模型。
靳国宝[7]2005年在《轨迹补偿法加工中等口径非球面光学零件技术研究》文中研究表明根据国内外非球面零件加工难的现状，其根本原因在于多数非球面光学零件很难找到可作为加工依据的准确轨迹，同时也很难找到使轨迹在加工过程中精确转移的方法。基于上述情况，本论文提出了利用轨迹补偿法进行非球面光学零件的加工，并根据等距线公式建立了轨迹补偿法的数学模型。 目前加工中等口径非球面光学零件比较困难，很难保证非球面光学零件的面形精度。本文主要利用轨迹补偿法加工非球面光学零件的原理，进行加工口径为φ200～φ300mm的非球面光学零件的机床设计及其误差分析。
耿振野[8]2013年在《高次非球面加工检测与控制技术的研究》文中研究说明高精度非球面光学零件加工是当前国内外公认的难题,为了获得连续光滑没有波纹的高精度非球面表面,需要依据准确轨迹曲线和工具的合理的移动方式以及有效的控制系统,才能解决波纹环带误差问题。传统的机构成型加工工艺精度低,切线回转法高次非球面加工技术的显着优点是在保证所要求的高精度、高质量表面的前提下,加工效率高,加工成本低,因此该加工技术不仅是创新性技术,而且与现今所有非球面加工技术比较,将成为更为有效的非球面加工技术。但是,切线回转法高次非球面加工技术需要与之相适应的的数控系统,传统数控加工领域的CNC通常只有直线、圆弧及螺旋线等插补功能,并且存在拟合精度与生成数据之间的矛盾；加工工艺是将曲线离散成短直线,破坏了零件轮廓曲线的一阶导数连续性,影响了零件表面的光洁度；这些插补功能采用大量的微小线段逼近零件的轮廓曲线导致零件的加工速度难以达到要求的进给速度。回转切线法加工高次非球面光学零件原理是按照预定曲线的切线进行控制,即曲线的一次导数,所以需要速度控制；为了保证光学零件表面的光洁度,在速度控制过程中必须保证加速度的符号一致性,也就是说曲线的二次导数符号不变,曲线无拐点出现。目前市场的伺服控制系统无法完成,所以研究以速度插补算法为内核的数控系统为掌握先进制造核心技术提供了契机。本文通过对回转切线法加工高次非球面光学零件原理的分析,从理论方面深入研究加工高次非球面的控制规律,总结出叁轴电子凸轮的联动控制模式,采用叁次样条插值的PVT控制方式,针对PVT控制模式在误差补偿上使用固定的误差补偿表的缺点,在系统中引入隐马尔可夫模型进行前瞻预测,并在反复的验证中发现新问题。本论文在以下几个方面取得了一定的创新成果。1.速度插补数控伺服系统模型的建立分析回转切线法加工高次非球面光学零件原理,以及对应的数控机床轨迹运动的特点,提炼出设计数控系统的主要因素：回转切线法的数学本质是曲线的一次导数,对应到控制系统则是速度控制方式；速度的控制需要调节加速度,为保证回转切线法加工的光学零件的表面光洁度,速度和加速度在调节过程中必须具有符号一致性。因此,以数控加工的要求作为约束条件,建立磨轮中心点在x轴、y轴上直线移动及磨轮z轴旋转摆动的叁轴联动速度插补控制模式的数学模型。2.前瞻控制新方法一速度插补算法速度插补算法的基础是采用PVT速度样条插补控制模式,在前瞻预测控制过程引入隐马尔可夫模型(HMM),原因是根据HMM对所研究的对象包含两个状态序列,一个状态序列可以直接测量称之为观察符号,另一个状态序列是不可见的称之为隐状态,但是观察符号和隐状态存在着必然的联系,二者的变化可以由概率模型规范。速度插补算法的目标是控制速度在一个加工周期单调增加或减小,速度插补算法的依据是光栅尺检测的实际位置值,速度和位置的关系符合HMM理论。所以采用隐马尔可夫模型进行线性预测实现速度误差的补偿,通过概率分布将位置误差和速度误差联系起来。3.编制了基于隐马尔可夫模型控制方法的数控软件和计算机仿真软件。经过试验和仿真,速度插补总体误差小于0.1μm,能够满足系统加工的精度要求。证明了基于隐马尔可夫模型的控制方法是能同时控制位置和速度的有效方法,也是速度伺服控制技术的发展趋势。
李卓霖[9]2012年在《聚光椭球面镜的研制》文中指出随着社会的快速发展,非球面透镜的需求量越来越大,尤其是中小口径的零件,既可以有效的改善系统结构,又能保证成像质量。本文针对口径Φ50mm的椭球面透镜,基于古典的非球面加工方法,研究了数控过程中非球面的铣磨成型、抛光工艺以及相关的工艺参数。根据材料特性,调整抛光液浓度及抛光盘压力,提出了规范的中小口径椭球面零件的加工工艺流程,确保了高陡度椭球面光学零件的面形精度。在Preston理论基础上,采用计算机控制光学零件表面成型技术,优化了工艺过程中的各项参数。首先选用全口径抛光盘进行初步抛光,再采用小抛头修正局部偏差,实现效率高、周期短、重复性好的制造工艺。
张坤领[10]2007年在《光学玻璃非球面廓形的数控磨削技术研究》文中指出非球面曲面光学零件因其优良的光学性能而日益成为一类非常重要的光学零件,可广泛应用于各种现代光电子产品。随着硬脆材料的应用领域越来越广泛,以及磨削技术的日益发展,开展光学玻璃非球面零件的高精密磨削技术研究具有重要的理论意义和现实指导意义。本文通过测定光学玻璃的硬度和断裂韧性,利用相关公式计算光学玻璃的临界磨削深度,以及工件速度、砂轮速度、磨粒粒度、磨削深度等对它的影响,分析利用MK9025曲线磨床在延性域状态下加工非球面或者球面的可能性。并对磨削中误差的来源进行了分析,主要研究了安装对中误差、砂轮形状误差、砂轮磨损等因素对形状精度的影响及各类影响的敏感度,为提高形状精度提供指导。本文通过分析加工方案,模拟磨削轨迹图形。随机生成磨粒高度,通过建立坐标系进而分析磨削轨迹螺旋线方向的粗糙度,并使用MATLAB软件建立M文件计算各参数改变对磨削表面粗糙度的影响,为加工参数的选取提供参考。采用金属基金刚石微粉砂轮,选择合适的磨削用量,利用MasterCAM自动生成加工程序,在MK9025数控光学曲线磨床上进行椭球面磨削实验,得到了较高的工件尺寸精度和较光洁的表面质量,通过实验验证了利用MK9025数控光学曲线磨床进行非球面光学零件精密磨削的可能性,为实际生产提供了现实依据。上述研究结果对非球面曲面光学零件加工方法的研究与推广应用有重要的参考价值。
参考文献：
[1]. 轨迹补偿法加工非球面光学零件新技术的研究[D]. 王鹤岩. 长春理工大学. 2001
[2]. 轨迹成形法加工非球面光学零件原理的研究[D]. 王院生. 长春理工大学. 2005
[3]. 切线回转法加工大型高次非球面光学零件新原理的研究[D]. 顾莉栋. 长春理工大学. 2009
[4]. 轨迹成型法加工非球面光学零件新技术的研究[J]. 朴承镐, 王院生, 王鹤岩, 蔡立. 光学技术. 2005
[5]. 轨迹成形法加工非球面光学零件新技术的研究——轨迹成形法加工新原理提出的依据[J]. 王院生, 王鹤岩, 高路, 蔡立, 朴承镐. 长春理工大学学报. 2005
[6]. 非球面超精密在位测量与误差补偿磨削及抛光技术研究[D]. 陈逢军. 湖南大学. 2010
[7]. 轨迹补偿法加工中等口径非球面光学零件技术研究[D]. 靳国宝. 长春理工大学. 2005
[8]. 高次非球面加工检测与控制技术的研究[D]. 耿振野. 长春理工大学. 2013
[9]. 聚光椭球面镜的研制[D]. 李卓霖. 长春理工大学. 2012
[10]. 光学玻璃非球面廓形的数控磨削技术研究[D]. 张坤领. 天津大学. 2007
标签：仪器仪表工业论文; 加工精度论文; 模具抛光论文; 技术原理论文; 误差分析论文; 直线插补论文; 圆弧插补论文;