TOP33【毕业设计】非球曲面的超精密加工工艺及加工系统的研究毕业设计说明书.doc文档免费在线阅读

表磨削系统设计在第章误差分析中得知，要使得零件磨削后的面形精度优于，而且在光学非球曲面的磨削过程中，由于零件的轮廓精度还受到数控插补算法砂轮在方向的安装位置误差砂轮半径及机床导轨本身运动精度等因素影响。

因此实际磨削加工时中心高微调机构的微调精度应达到。

系统结构设计该磨削系统主要分为五大部分空气主轴系统，位于纵溜板之上伺服进给系统，包括纵溜板的微进给驱动系统和横溜板微进给驱动系统微位移测量系统，主要用来进行向和向的微位移监测④中心高微调系统，主要用于微调磨头在向的高度，向微调精度的高低直接决定着被加工零件轮廓精度的大小数控系统，将控制纵溜板和横溜板的进给。

数控系统在磨削加工非球曲艺进行深入系统的研究。

国内对光学非球面加工技术的研究越来越重视，清华大学在非球面计算机控制研磨哈尔滨工业大学在非球面超精密磨削抛光国防科技大学在非球面磨削研抛加工体化长春理工大学和中科院长了非球曲面零件超精密加工技术的研究步伐，成功研制出了非球曲面超精密加工磨床和车床，但是真正意义上的非球面超精密加工技术至今还未开展起来。

在非球面超精加工工艺的研究方面，我国尚在起步阶段，还没有对加工工导系统红外探测系统等国防科技工业领域以及民用光电产品方面都有着越来越广泛越来越重要的应用。

非球曲面加工技术近年来的发展概况我国从世纪年代初才开始超精密技术的研究，发展比较缓慢。

近年来，我国加快镜读头医疗诊断用的间接眼底镜，内窥镜，渐进镜片等，以及数码相机电脑摄像镜头，大屏幕投影电视机等图像处理产品。

如今，非球面光学零件在机载设备卫星惯性制导及惯性导航系统激光制程度上采用了非球面光学零件。

在般民用光电系统方面，非球面零件可以大量地应用到各种光电成像系统中，如飞机中提供飞行信息的显示系统摄像机的取景器交焦镜头红外广角地平仪中的锗透镜录像录音用显微物科技技术领域，还是普通的工业领域都有着广泛的应用前景。

军用方面，西方国家在年代以后研制和生产的军用光电系统，如军用激光装置热成像装置微光夜视头盔红外扫描装置导弹引导头和各种变焦镜头，均已在不同由曲面是种复杂的非回转型非球面。

非球曲面应用领域非球面曲面光学零件因其优良的光学性能而日益成为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，几乎在所有的工程应用领域中，无论是现代国防义非球曲面是指光学表面具有无数个对称轴，并且没有定的曲率半径的曲面。

非球面按照有无回转轴可以分为两种类型类是具有个回转轴，例如抛物面椭球面等另类是没有回旋轴，如离轴抛物面自由曲面等。

自上，块非球面透镜的作用相当于三块球面镜，因此，光学仪器设备采用非球面镜片具有重量轻透光性能好成本低且使光学系统设计更具灵活性的优点。

图球面和非球面透镜的光学性能非球曲面研究概述非球面的定光学零件，相对于球面而言，具有许多优点，它可以消除球面镜片在光传递过程中产生的球差慧差像散场曲及畸变等诸多不利因素，减少光能损失，从而获得高质量的图像效果和高品质的光学特征。

般来说，在光学仪器第章绪论非球曲面加工的意义和优点非球面技术应用于第章绪论非球曲面加工的意义和优点非球面技术应用于光学零件，相对于球面而言，具有许多优点，它可以消除球面镜片在光传递过程中产生的球差慧差像散场曲及畸变等诸多不利因素，减少光能损失，从而获得高质量的图像效果和高品质的光学特征。

般来说，在光学仪器上，块非球面透镜的作用相当于三块球面镜，因此，光学仪器设备采用非球面镜片具有重量轻透光性能好成本低且使光学系统设计更具灵活性的优点。

图球面和非球面透镜的光学性能非球曲面研究概述非球面的定义非球曲面是指光学表面具有无数个对称轴，并且没有定的曲率半径的曲面。

非球面按照有无回转轴可以分为两种类型类是具有个回转轴，例如抛物面椭球面等另类是没有回旋轴，如离轴抛物面自由曲面等。

自由曲面是种复杂的非回转型非球面。

非球曲面应用领域非球面曲面光学零件因其优良的光学性能而日益成为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，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。

军用方面，西方国家在年代以后研制和生产的军用光电系统，如军用激光装置热成像装置微光夜视头盔红外扫描装置导弹引导头和各种变焦镜头，均已在不同程度上采用了非球面光学零件。

在般民用光电系统方面，非球面零件可以大量地应用到各种光电成像系统中，如飞机中提供飞行信息的显示系统摄像机的取景器交焦镜头红外广角地平仪中的锗透镜录像录音用显微物镜读头医疗诊断用的间接眼底镜，内窥镜，渐进镜片等，以及数码相机电脑摄像镜头，大屏幕投影电视机等图像处理产品。

如今，非球面光学零件在机载设备卫星惯性制导及惯性导航系统激光制导系统红外探测系统等国防科技工业领域以及民用光电产品方面都有着越来越广泛越来越重要的应用。

非球曲面加工技术近年来的发展概况我国从世纪年代初才开始超精密技术的研究，发展比较缓慢。

近年来，我国加快了非球曲面零件超精密加工技术的研究步伐，成功研制出了非球曲面超精密加工磨床和车床，但是真正意义上的非球面超精密加工技术至今还未开展起来。

在非球面超精加工工艺的研究方面，我国尚在起步阶段，还没有对加工工艺进行深入系统的研究。

国内对光学非球面加工技术的研究越来越重视，清华大学在非球面计算机控制研磨哈尔滨工业大学在非球面超精密磨削抛光国防科技大学在非球面磨削研抛加工体化长春理工大学和中科院长春光机所在非球面新加工原理方法成都精密光学工程研究中心在大型非球面加工等方面都作了很多研究工作，推动了我国光学非球面超精密加工技术的发展，但与国外仍有较大的技术差距。

九五期间，超精密加工国防科技重点实验室对九五重点预研课题非球面曲面的超精密加工与测量技术进行了卓有成效的系统的科研攻关，成功地研制出了非球面曲面超精密复合加工系统。

本课题的研究成果，将有效地解决我国国防科研生产对非球面光学零件需求的矛盾，并有效地促进我国非球面超精密加工技术的跨越式发展。

在系统设计时，考虑到被加工对象材料以及精度要求的不同，采用了模块化设计理论，即在同台机床上通过不同的模块组合来实现超精密车削和超精密磨削等功能。

对于有色金属材料，如铜铝及其合金等工件采取金刚石车削工艺加工，而对于黑色金属玻璃和陶瓷等工件则采取超精密磨削工艺加工。

国外从世纪年代开始进行超精密加工技术的研究，到世纪年代以后，出现了许多新的非球面超精密加工技术，如计算机数控单点金刚石车削技术计算机数控磨削技术计算机数控超精密抛光技术等。

这些加工方法基本解决了各类非球面零件的加工问题，加工零件精度和效率高，适于批量生产。

非球面曲面加工应根据工件材料形状精度和口径等因素的不同，采用不同的加工方法。

如对于铜铝等软质材料，可采用单点金刚石切削进行超精密加工，对于玻璃陶瓷等硬脆材料，则主要是通过超精密磨削研磨和抛光进行加工。

目前，国外许多公司已将超精密车削磨削研磨及抛光等加工功能集于体，研制开发出新型的非球面超精密复合加工系统。

如公司生产的，英国大学的精密工程研究所研制的，日本丰田工机的等都具有复合加工功能，这样就使得非球面曲面零件的加工变得更加灵活。

在光学非球面的超精密加工机床方面美国公司的产品轴分辨率达到美国大学光学研究所和光速度工件直径工件转速从公式和公式中可以看出，当公式中任何两个参数为已知时，可计算出另外个参数的数值。

初定纵向进给，工件速度为则得计算，得，导轨的整体设计本次设计传动部分中轴轴运动导轨呈形安排在机床的床身上。

检测导轨运动位置的光栅测量系统的读数头安装在固定不动的床身上，而其测量位置用的标尺光栅则安装在轴导轨的移动溜板上。

导轨采用液体静压导轨。

由于油液粘性剪切阻力较大，发热问题较为突出，故采用恒温供液系统控制温度。

导轨采用伺服电动机通过级精密滚珠丝杠以及结构新颖的自由度精密丝杠溜板耦联机构，驱动工作台实现直线进给运动。

轴导轨采用空气静压导轨作为支撑，用滚珠丝杠作为驱动组件。

针对轴导轨自重及外载荷产生的变形，设计了载荷系统，采用可调节载荷力的机械卸荷方式，把轴导轨移动部分重量加载到卸荷梁上，减轻了轴导轨的负担。

轴导轨采用液体静压导轨作为支撑，并采取桁架式结构以减轻导轨的重量，同时防止其重量使轴导轨产生扭曲变形，对轴导轨设计了配重系统，通过精确控制液体静压轮的位置，保证配重体的重心与轴导轨的重心相对于轴导轨中心线严格对称。

传动部分选用滚珠丝杠来驱动气液体静压导轨，为满足运行要求，采用端固定端游动的安装方式，两端采用无径向间隙钢球回转结构丝杠与电机的连接处设计了特殊的滚珠连接轴节，以消除电机与丝杠安装所产生的同轴误差对电机及丝杠传动的干涉影响丝母与导轨的连接为多点式钢球连接，其结构形式既能减小丝杠的挠度及晃动对导轨的影响，又能保证传动链的刚度。

为了提高机床定位精度，用双频激光干涉仪作为位置反馈组件进行全闭环的控制。

传动参数的计算横溜板和纵溜板的通过滚珠丝杠来传动式中回转件的转速移动件的线速度由公式计算可得，导程与螺距的关系为取，则取螺距。

表磨削系统设计在第章误差分析中得知，要使得零件磨削后的面形精度优于，而且在光学非球曲面的磨削过程中，由于零件的轮廓精度还受到数控插补算法砂轮在方向的安装位置误差砂轮半径及机床导轨本身运动精度等因素影响。

因此实际磨削加工时中心高微调机构的微调精度应达到。

系统结构设计该磨削系统主要分为五大部分空气主轴系统，位于纵溜板之上伺服进给系统，包括纵溜板的微进给驱动系统和横溜板微进给驱动系统微位移测量系统，主要用来进行向和向的微位移监测④中心高微调系统，主要用于微调磨头在向的高度，向微调精度的高低直