非球曲面的超精密加工工艺及加工系统的研究
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Drawing2.dwg
Drawing3.dwg
支承架.dwg
超精密机床 结构简图.dwg
非球曲面的超精密加工工艺及加工系统的研究说明书.doc
非球面磨削装置总装图.dwg
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
目 录
摘要I
目录III
第1章 绪论1
1.1非球面加工的优点和意义1
1.2非球曲面研究概述 1
1.2.1 非球面的定义1
1.2.2 非球面应用领域2
1.2.3 非球曲面加工技术近年来发展概况2
1.2.4 非球曲面加工的发展趋势和研究方向4
1.3 非球面光学零件材料及其加工方法4
1.3.1 计算机数控单点金刚石技术（SPDT）5
1.3.2 超精密磨削技术5
1.3.3 计算机控制光学表面成型（CCOS）技术5
1.3.4 光学玻璃模压成型技术6
1.3.5 光学塑料成型技术6
1.3.6 其他非球面加工技术6
1.4非球面精密磨削加工理论6
1.4.1 微量加工理论7
1.4.2 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10
2.1 超精密非球曲面磨床的总体布局10
2.1.1 空气主轴系统10
2.1.2 伺服进给系统11
2.1.3 微位移测量系统11
2.1.4 中心高微调系统11
2.1.5 数控系统11
2.2 非球曲面磨削方案的确定12
2.2.1加工零件的技术参数13
2.2.2 非球曲面磨削方案确定13
2.3 加工误差分析14
2.3.1 中心高微调机构对零件加工精度的影响15
2.3.2 在X轴上砂轮安装误差对零件加工精度的影响17
2.3.3 砂轮半径误差对零件加工精度的影响18
2.3.4 及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21
3.1 超精密加工的关键技术21
3.1.1 超精密主轴21
3.1.2 超精密导轨21
3.1.3 传动系统22
3.1.4 超精密刀具22
3.1.5 超精密加工其他技术23
3.2 传动系统设计23
3.2.1 磨削参数的计算23
3.2.2 导轨的整体设计24
3.2.3 传动参数的计算25
3.3 磨削系统设计25
3.3.1 系统结构设计26
3.3.1 中心高微调机构设计27
3.3.2 砂轮主轴的选择28
结 论31
致 谢32
参考文献33
CONTENTS
AbstractI
CONTENTSIII
Capter 1 Introduction1
1.1 The meaning of the processing of aspheric surface1
1.2 The introuduction of the aspheric surface’s research1
1.2.1 Definition of aspheric surface1
1.2.2 Application of aspheric surface2
1.2.3 The development of aspheric surface in recent years2
1.2.4 Aspheric pricesssing trends and research directions4
1.3 The parts’ material and the processing method4
1.3.1 Computer-controlled single-point diamond technology（SPDT）5
1.3.2 Ultra-precision grinding technology5
1.3.3 Computer Controlled Optical Surfacing（CCOS）5
1.3.4 Optical glass compression molding technology6
1.3.5Optical plastic molding technology6
1.3.6 Other processing technology6
1.4Aspheric surface precision grinding theory6
1.4.1 Trace processing theory8
1.4.2 Ductile-regime grinding of brittle materials8
Capter 2 Ultra-precision aspheric processing alternatives and error analysis10
2.1 Ultra precision aspherical surface grinding machine layout10
2.1.1 Air spindle system10
2.1.2 Servo feed system11
2.1.3 Micro-displacement measurement system11
2.1.4 Center high tuning system11
2.1.5 Numerical control system11
2.2 Aspherical surface grinding scheme12
2.2.1 Processing part of the technical parameters13
2.2.2 Aspherical surface grinding scheme13
2.3 Processing error analysis14
2.3.1 Center high fine-tuning mechanism on the impact of cutting accuracy15
2.3.2 In the X axis on the wheel on the impact of cutting accuracy17
2.3.3 Wheel radius error on the part of machining precision18
2.3.4 Both and on the part 19
Capter3 Aspheric tooling design21
3.1 Ultra-precision machining technology21
3.1.1 Ultra-precision spindle21
3.1.2 Ultra-precision guide21
3.1.3 Drive system22
3.1.4 Ultra-precision cutter22
3.1.5 Other technology23
3.2 Transmission System Designing23
3.2.1 Grinding parameters23
3.2.2 The overall design of the Rails24
3.2.3 Calculation of transmission parameters25
3.3 Grinding systems design25
3.3.1 System architecture design26
3.3.1 Center high micro-adjusting mechanism design27
3.3.2 Wheel spindle design28
Conclusion31
Thanks32
References33
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