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非球曲面的超精密加工工艺及加工系统的研究说明书.doc

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非球曲面的超精密加工工艺及加工系统的研究说明书.doc

I摘要非球面光学零件可以获得球面光学零件无可比拟的良好的成像质量,在光学系统中能够很好的矫正多种像差,改善成像质量,提高系统鉴别能力,它能以一个或几个非球面零件代替多个球面零件,从而简化仪器结构,降低成本并有效的减轻仪器重量。可广泛应用于各种现代光电子产品,几乎在所有的工程应用领域中,无论是现代国防科技技术领域,还是普通的工业领域都有着广泛的应用前景,开展光学玻璃非球面零件的高精密光学技术研究具有重要的理论意义和现实指导意义。本次设计研究内容为非球曲面的超精密加工系统的研究,非球曲面的超精密加工工艺的研究。重点内容是非球曲面加工超精密磨削装置的设计,主要为砂轮主轴装置的选取,中心高位调机构的设计,各个运动的传动设计以及砂轮运动轨迹的分析。在研究过程中详细的分析了影响零件加工精度的各种主要因素并提出相应的控制措施,尤其是对非球曲面的磨削加工设备进行详细设计,并简要分析了非球曲面加工机床的数控及伺服控制系统等。关键词非球曲面;超精密加工;微调机构;金刚石砂轮IIABSTRACTTHEASPHERICOPTICALPARTSCANGETGOODIMAGEQUALITY,GOODOPTICALSYSTEMCORRECTIONOFVARIOUSABERRATIONS,TOIMPROVETHEIMAGEQUALITY,ANDIMPROVETHESYSTEMABILITYTOIDENTIFYITTOONEORSEVERALNONSPHERICALSPHERICALOPTICALPARTSUNPARALLELEDPARTSINSTEADOFANUMBEROFSPHERICALPARTS,THUSSIMPLIFYINGTHEINSTRUMENTSTRUCTURE,REDUCECOSTSANDREDUCEINSTRUMENTWEIGHTIT’SWIDELYUSEDINMANYREALMS,SUCHASNATIONALDEFENSE,MACHINECHEMICALANDAVIATIONIT’SVERYUSEFULTODEVELOPTHEGRINDINGTHEORYANDIMPORTANTPRACTICALSIGNIFICANCETOSTUDYTHEHIGHPRECISIONGRINDINGMETHODSABOUTTHEOPTICALGLASSASPHERICSURFACEPARTSTHISARTICLEDISCUSSEDINTHEULTRAPRECISIONGRINDER,THECNCOPERATIONPROGRAM,ANDTHEASPHERICSURFACEOPTICSPARTS’GRINDINGCRAFTTHECENTERHEIGHTMICROADJUSTINGMECHANISMANDTHEDRIVESYSTEMINTHEPROCESSOFTHERESEARCH,WEANALYSISITDETAILEDTHATTHEMAINFACTORINFLUENCETHEPROCESSPRECISIONOFTHEPARTS,ANDMAKESOMETHINGTOSOLVEIT,ESPECIALLYFORTHEPRECISIONGRINDINGEQUIPMENTS,ANDANALYSISITSIMPLIFYFORTHEPRECISIONMACHINETOOLFORASPHERICSURFACEOPTICSPARTSANDTHESERVOCONTROLSYSTEMANDTHEOTHERTECHNOLOGYKEYWORDSTHEASPHERICSURFACE;ULTRAPRECISIONMACHINING;THEMICROADJUSTINGMECHANISM;DIAMONDWHEELIII目录摘要I目录III第1章绪论111非球面加工的优点和意义112非球曲面研究概述1121非球面的定义1122非球面应用领域2123非球曲面加工技术近年来发展概况2124非球曲面加工的发展趋势和研究方向413非球面光学零件材料及其加工方法4131计算机数控单点金刚石技术(SPDT)5132超精密磨削技术5133计算机控制光学表面成型(CCOS)技术5134光学玻璃模压成型技术6135光学塑料成型技术6136其他非球面加工技术614非球面精密磨削加工理论6141微量加工理论7142脆性材料的延性域磨削8第2章超精密非球面加工方案选择及误差分析1021超精密非球曲面磨床的总体布局10211空气主轴系统10212伺服进给系统11213微位移测量系统11214中心高微调系统11215数控系统1122非球曲面磨削方案的确定12221加工零件的技术参数13IV222非球曲面磨削方案确定1323加工误差分析14231中心高微调机构对零件加工精度的影响15232在X轴上砂轮安装误差对零件加工精度的影响17233砂轮半径误差对零件加工精度的影响18234X及R综合作用时对零件面形精度的影响19第3章非球面磨削装置设计2131超精密加工的关键技术21311超精密主轴21312超精密导轨21313传动系统22314超精密刀具22315超精密加工其他技术2332传动系统设计23321磨削参数的计算23322导轨的整体设计24323传动参数的计算2533磨削系统设计25331系统结构设计26331中心高微调机构设计27332砂轮主轴的选择28结论31致谢32参考文献33VCONTENTSABSTRACTICONTENTSIIICAPTER1INTRODUCTION111THEMEANINGOFTHEPROCESSINGOFASPHERICSURFACE112THEINTROUDUCTIONOFTHEASPHERICSURFACE’SRESEARCH1121DEFINITIONOFASPHERICSURFACE1122APPLICATIONOFASPHERICSURFACE2123THEDEVELOPMENTOFASPHERICSURFACEINRECENTYEARS2124ASPHERICPRICESSSINGTRENDSANDRESEARCHDIRECTIONS413THEPARTS’MATERIALANDTHEPROCESSINGMETHOD4131COMPUTERCONTROLLEDSINGLEPOINTDIAMONDTECHNOLOGY(SPDT)5132ULTRAPRECISIONGRINDINGTECHNOLOGY5133COMPUTERCONTROLLEDOPTICALSURFACING(CCOS)5134OPTICALGLASSCOMPRESSIONMOLDINGTECHNOLOGY6135OPTICALPLASTICMOLDINGTECHNOLOGY6136OTHERPROCESSINGTECHNOLOGY614ASPHERICSURFACEPRECISIONGRINDINGTHEORY6141TRACEPROCESSINGTHEORY8142DUCTILEREGIMEGRINDINGOFBRITTLEMATERIALS8CAPTER2ULTRAPRECISIONASPHERICPROCESSINGALTERNATIVESANDERRORANALYSIS1021ULTRAPRECISIONASPHERICALSURFACEGRINDINGMACHINELAYOUT10211AIRSPINDLESYSTEM10212SERVOFEEDSYSTEM11213MICRODISPLACEMENTMEASUREMENTSYSTEM11214CENTERHIGHTUNINGSYSTEM11215NUMERICALCONTROLSYSTEM1122ASPHERICALSURFACEGRINDINGSCHEME12221PROCESSINGPARTOFTHETECHNICALPARAMETERS13

注意事项

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