小工具数控抛光加工表面误差模拟与实验研究

摘要

在 ICF高功率激光装置中，对大口径光学零件的要求无论是数量还是质量上都是空前的。加工周期长、合格率低、质量不稳定成为大口径高精度光学零件生产的技术瓶颈，严重地制约着新一代武器型号的发展，影响了国家对新型武器装备的迫切需求，大口径高精度光学零件加工表面质量控制问题已经成为我国 ICF研究中亟待解决的关键问题。计算机数控小工具抛光技术是解决大口径高精度光学零件加工的重要途径，只有深入地研究与之相关的工艺技术，才能最终加工出满足使用要求的合格产品。
　　本文通过理论分析建立了数控抛光去除函数模型，通过计算机模拟研究了行星运动方式下主轴与软轴转速比、偏心率、抛光压强等参数对材料去除特性的影响规律，分析了各种主要工艺参数对材料体积去除率的影响，然后结合实际加工情况，优选出快抛参数（偏心率、转速比）的最佳组合。
　　采用高分辨率检测方法，对数控工艺技术和传统工艺技术加工的零件进行了全频谱分析，从众多的统计结果中分析得到数控加工改变最大的空间频率。通过理论分析的方法建立了频率误差的预测模型，并分析了抛光过程中各参数对频谱的影响，提出了有效减小中频成份增长的工艺方法。
　　利用Visual C++语言编制了工程化数控抛光工艺软件，建立了数控抛光工艺参数数据库，制定了小工具数控加工工艺规程，实现了大口径光学零件批量化和工程化制造，最终达到加工前预测和控制抛光表面质量的目的。
　　将自行编制的工程化数控工艺软件成功应用于大口径平面、非球面光学零件的实际生产任务中。通过数控抛光加工出的零件反射面形和透射波前精度均达到了神光－Ⅲ装置使用要求，同时零件的加工效率得到了大幅度的提高。

目录

小工具数控抛光加工表面误差模拟与实验研究

RESEARCH ON SIMULATION AND EXPERIMENT OF SURFACE ERROR IN SMALL TOOL CCOS POLISHING

摘 要

Abstract

目 录

绪 论

1.1 课题来源

1.2 课题研究的目的和意义

1.3 大口径光学零件抛光技术发展现状

1.3.1 单点金刚石切削加工技术

1.3.2 环形抛光技术

1.3.3 数控小工具抛光技术

1.3.4 磁流变抛光技术

1.3.5 离子束加工技术

1.3.6 常压等离子体抛光技术

1.4 数控小工具抛光技术发展概况

1.5 本课题的主要研究内容

第2章 数控抛光去除函数模型及其影响因素分析

2.1 引言

2.2 小工具数控加工实验条件

2.2.1 小工具数控抛光机床

2.2.2 抛光头结构

2.3 数控抛光去除函数模型的建立

2.3.1 光学玻璃的抛光机理

2.3.2 去除函数的理论基础

2.3.3 去除函数模型的建立

2.4 各种参数对去除函数的影响

2.4.1 转速比对去除函数的影响

2.4.2 偏心率对去除函数的影响

2.4.3 抛光压强对去除函数的影响

2.5 实际加工中去除函数的选择

2.5.1 体积去除率的计算

2.5.2 体积去除率的影响因素分析

2.5.3 快抛参数的选择

2.6 本章小结

第3章 抛光工艺参数对加工表面波前误差的影响

3.1 引言

3.2 全频谱评价体系

3.3 传统抛光和数控抛光零件频谱分析

3.3.1 低频段频谱分析

3.3.2 中频段频谱分析

3.3.3 中高频段频谱分析

3.3.4 高频段频谱分析

3.4 数控加工中频误差分析

3.4.1 数控加工中频误差的产生

3.4.2 中频误差的计算

3.4.3 中频误差的抑制方法探讨

3.5 本章小结

第4章 工程化数控抛光工艺软件的编制

4.1 引言

4.2 软件的总体功能框图

4.3 数控抛光工艺软件关键模块设计

4.3.1 去除函数模块

4.3.2 数据录入模块

4.3.3 参数设置模块

4.3.4 去除模拟模块

4.3.5 数据输出模块

4.4 加工工艺参数数据库的建立

4.5 小工具数控加工工艺规程

4.5.1 小工具数控抛光工艺流程

4.5.2 光学零件的数字波前检测

4.5.3 计算机数控（CNC）文件的生成

4.5.4 加工操作过程

4.6 本章小结

第5章 大口径光学零件数控抛光加工实验研究

5.1 引言

5.2 大口径平面光学零件加工实验

5.3 大口径非球面光学零件加工实验

5.4 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢

个人简历