离线式气囊抛光工具修整装置的优化设计与装配精度调试研究

摘要

近年来在非球面光学元件加工工艺中，因其良好的工件吻合性和压力可控的特点，一种采用柔性充气气囊作为抛光工具的抛光技术被提出并得以广泛应用。
　　在气囊抛光中，气囊工具直接接触工件，其尺寸精度和形状精度直接影响非球面光学元件抛光加工的质量。气囊的加工制造误差和加工中产生的磨损均要求对气囊进行精确修整。
　　目前，气囊抛光工具的修整可以采用在线和离线两种方式。在线修整操作方便，修整结构简单，但是在线修整会占用机床工作时间，导致机床利用率降低。因此，为提高生产效率，离线式气囊抛光工具修整技术及设备开发十分必要。
　　本文阐述了离线式气囊抛光工具开发的背景和意义，提出了设计需要实现的基本功能和具体要求，论文中完成了离线气囊抛光工具修整装置的整机方案和各主要部件的具体设计。同时为验证设计有效性，运用ANSYS有限元分析软件对原设计模型进行了工作状态模拟，通过分析仿真结果找出设计缺陷，提出了优化设计方案并进行验证。另外本文探讨了离线气囊抛光工具修整装置的各种安装调试误差，研究了各误差对加工精度可能产生的负面影响，结合产品安装与调试过程，提出了误差调整控制的具体方法。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 大口径非球面光学元件超精密加工技术

1．2．1 光学元件磨削加工设备

1．2．2 光学元件磨削加工工艺

1．2．3 光学元件可控气囊抛光技术

1．2．4 大口径非球面光学元件可控气囊抛光系统

1．3 气囊抛光的关键技术

1．3．1 气囊抛光机床

1．3．2 进动抛光实现

1．3．3 气囊抛光工具的结构

1．3．4 气囊抛光工具修整技术

1．4 论文主要研究内容

第二章 离线气囊抛光工具修整装置设计

2．1 气囊抛光工具修整方案设计

2．2 修整装置机械结构设计

2．2．1 整体设计思路

2．2．2 气囊抛光工具主轴部分

2．2．3 砂轮主轴部分

2．2．4 砂轮主轴箱进给部分

2．2．5 摆动底座部分

2．3 本章小结

第三章 离线气囊抛光工具修整装置的有限元分析及优化设计

3．1 底座的有限元分析

3．1．1 底座受力分析

3．1．2 参数设置

3．1．3 分析过程

3．1．4 分析结果

3．2 底座的优化设计及验证分析

3．2．1 底座的优化设计

3．2．2 零位时底座的验证分析

3．2．3 左右极限时底座的验证分析

3．3 砂轮主轴箱的有限元分析

3．3．1 砂轮主轴箱受力分析

3．3．2 参数设置

3．3．3 分析过程

3．3．4 分析结果及优化设计

3．4 气囊主轴箱的有限元分析

3．4．1 气囊主轴箱受力分析

3．4．2 参数设置

3．4．3 分析过程

3．4．4 分析结果及优化设计

3．5 整机的有限元分析

3．5．1 零度位置时的整机分析

3．5．2 左右极限位置时的整机分析

3．5．3 分析结果及优化设计

3．6 本章小结

第四章 离线气囊抛光工具修整装置的误差分析及精度调整

4．1 修整误差概述

4．2 摆动轴线偏心误差的测量及调整

4．2．1 摆动轴线轴向偏心误差

4．2．2 摆动轴线径向偏心误差

4．3 砂轮轴线偏心误差的测量及调整

4．3．1 砂轮轴线水平偏心误差

4．3．2 砂轮轴线竖直偏心误差

4．4 砂轮轴线平行度误差的测量及调整

4．5 摆动轴线垂直度误差的测量及调整

4．6 气囊工具修整验证实验

4．7 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢