大口径光学元件的精密磨抛与检测装备开发及应用

大口径光学元件超精密加工是一个复杂的系统性工程,涉及精密机床、数控、加工技术与工艺、精密检测和补偿控制等机电控各领域的专业知识,其发展与一个国家的高端制造技术及装备发展能力息息相关,也是一个国家综合国力的集中体现。主要介绍了厦门大学微纳米加工与检测联合实验室在大口径光学元件超精密加工技术及装备方面取得的研究进展,针对大口径光学元件磨削和抛光两个加工流程及其配套的精密检测技术,详细阐述了磨削装备及单元技术、可控气囊抛光机床及相关单元技术、精密检测装备及相关单元技术等的研究应用情况。这些技术研究从超精密加工的需求出发,借鉴国内外的研究经验和成果,通过对装备、工艺、检测等各方面整合,形成了具有自主知识产权的集磨削、抛光和检测装备及工艺技术的大口径光学元件超精密加工体系,这些技术与装备确保了大口径光学元件的高质量超精密加工。     

微细/微纳制造

正微细/微纳制造技术被视为先进制造技术的重要发展方向和多学科交叉的科技研究前沿,其中MEMS技术、微细切削、微钻孔等超精密机械加工技术以及电化学加工、微细电火花加工、超声波微加工等特种微细加工技术在航空领域应用广泛,相关加工工艺及新型材料的开发具有广阔的发展前景。     

超精密加工技术国防科技重点实验室

超精密加工技术国防科技重点实验室中国航空精密机械研究所杨福兴，吴明根超精密加工技术国防科技重点实验室于１９９２年开始筹建，并于１９９５年９月正式通过国家验收，目前已投入正常运转。该实验室是超精密加工专业实验室，主要任务是从事超精密加工技术的基础研究，...     

基于LODTM的大口径太赫兹波束控元件确定性超精密加工

为解决大口径太赫兹波探测系统束控元件加工精度差、效率低的难题,本文提出了一种利用LODTM数控光学加工机床进行SPDT(单点金刚石车削)制备太赫兹波束控元件的方法。该方法属于确定性加工范畴,通过使用单晶金刚石刀具进行超精密切削加工,可直接得到适用于太赫兹波段的高面形精度的反射及透射类元件。针对铝基金属材料进行了加工工艺实验,得到了口径Φ300mm的太赫兹雷达主反射镜;并利用精密坐标测量技术对主反射镜的面形精度进行检测,其检测结果优于设计指标。实验表明,基于LODTM确定性超精密加工得到的太赫兹波束控元件具有面形精度高、表面光洁度好等优点,可实现太赫兹波探测系统的高精度和低成本目标。     

科技成果

我国先进制造技术取得新突破 日前,由中国航空精密机械研究所研制的非球面曲面超精密加工机床成功交付用户。 非球面曲面超精密加工机床具备超精密金刚石车削、铣削功能和超精密金刚石砂轮磨削功能及其他相应辅助功能,主要用于完成超精密平面、球面以及包括非球面曲面等在内的复杂面形光学零件的超精密加工。     

微结构功能表面的应用及制造

物体表面具有一些特定形状的微结构特征从而使该物体具有了一些特定的物理、化学等功能,这种具有一定功能的微结构特征称之为微结构功能表面,其具有的超疏水、减阻、隐身等特性在航空、航天以及平板显示、照明、太阳能等领域有着广泛应用前景。本文在分析微结构功能表面机理和应用的基础上,比较了微结构特征不同加工工艺的特点,超精密机械加工工艺也成为微结构特征的一种重要加工方式。     

A型精密数控电火花成形加工机床及其应用

精密数控电火花成形加工机床是精密特种加工技术的重要设备之一,对航空航天、军工、精密机械、汽车、微电子等行业的精密零件和精密工模具制造具有重要意义.     

中国航空精密机械研究所部分专家谈有关领域技术发展

中国航空精密机械研究所建所30年来,为航空工业在制造技术的预研、型号研制、攻关和科研成果工程化以及技术改造等工作中作出了很大的贡献.为庆祝建所30周年,本刊编辑部邀请了所内部分专家座谈,座谈的重点是有关领域“八五”期间的技术发展和主要任务.现将部分专家关于超精密加工、数控技术,惯导测试与运动模拟、环境试验以及特种加工等技术的发言整理摘要如下。     

北京航空精密机械研究所

中航工业北京航空精密机械研究所始建于1961年,系中航工业所属的综合性应用技术研究所,是航空机载设备制造技术研究开发中心,拥有精密制造技术航空重点实验室和航空精密加工制造技术中心,主要承担航空机载设备精密制造和精密检测技术及其设备的研制和开发。研究所在精密、超精密加工技术与设备,惯导测试与运动仿真技术与设备,数控三坐标测量机技术与设备,精密检测技术与设备,环境试验技术与设     

功能陶瓷超精密加工技术

介绍了国内外功能陶瓷超精密加工技术的研究现状及加工方法 ,阐述了超精密抛光技术的原理及影响加工质量的因素 ,指出了功能陶瓷超精密抛光技术的发展趋势。     

Machining of SiC ceramic matrix composites: A review

Continuous fiber reinforced SiC ceramic matrix composites (FRCMCs-SiC) are currently the preferred material for hot section components, safety–critical components and braking components (in the aerospace, energy, transportation) with high value, and have triggered the demand for machining. However, the high brittleness, anisotropy, and heterogeneity of materials bring great challenges to machining, due to high mechanical and thermal loads, severe tool wear, and poor machining quality. With the increasing demand of FRCMCs-SiC parts, high-quality and high-efficient machining has become a hot issue. This review paper provides a detailed literature survey on the machining of FRCMCs-SiC. The material removal mechanism, defect form, and interfacial mechanical properties of FRCMCs-SiC were summarized. The machining processes of FRCMCs-SiC were introduced, and their respective advantages and disadvantages were compared. Given the low machinability (high hardness, high brittleness, anisotropy, and heterogeneity) of FRCMCs-SiC, preliminary experiments have proved that ultrasonic-assisted machining and laser-assisted machining have shown unique advantages in reducing force and tool wear, improving machining quality and machining efficiency. The machined surface integrity was discussed, the influence of process parameters on the machined surface quality was analyzed, and the machining defects of FRCMCs-SiC were summarized. But for FRCMCs-SiC, the existing quantitative evaluation of the machined surface integrity was weak and unsystematic.     

辊筒模具超精密加工机床液体静压导轨热变形分析

为了提高辊筒模具光学微结构的加工精度,本文对辊筒模具超精密加工机床的直线导轨系统进行了热变形分析。首先,根据液体静压导轨的结构特点提出了有限元分析中的油膜等效替代方法,建立了有限元分析模型。其次,应用有限元软件对机床直线导轨系统进行了热-结构耦合分析,得到了其直线导轨系统热变形误差,并给出了改善辊筒模具加工机床光学微结构加工精度的方法。最后,通过微结构刨削加工实验对有限元分析结果进行了验证。     

SiC光学反射镜发展现状

主要综述SiC作为光学反射镜材料在设计、制造、光学加工和应用方面的发展现状，同时对今后SiC作为光学镜片材料的发展趋势进行了展望。     

大型非球曲面光学零件步长伸缩双圆弧插补技术研究

提出了一种适用于非球曲面光学零件数控加工的“步长伸缩双圆弧插补”的插补算法,采用转角平分法在非圆曲线两相邻节点之间构造两相切圆弧进行拟合。该算法可根据加工精度要求自动调节插补步长,能在满足加工精度的要求下获得最少的拟合圆弧段,从而提高了加工效率,且计算相对简单。     

Electrochemical machining of complex components of aero-engines: Developments,trends, and technological advances

Because of several advantages, such as no tool wear, independence on the mechanical properties of the material, and high machining efficiency, electrochemical machining (ECM) has become a viable method for machining components in numerous industrial applications, particularly in the manufacture of typical aero-engine components with complex structures fabricated from materials that are difficult to cut. This paper highlights the current developments, new trends, and technological advances of key factors of ECM, such as electrochemical dissolution characteristics of novel difficult to cut materials which are often used in aero-engine, numerical simulation of electrochemical process, design for the complex profile and structure of cathode tool, flow field simulation and design for uniform electrolyte flow, and innovation of electrochemical machining or hybrid methods which reflect the state of the art in academic and industrial research on electrochemical machining in aero-engine manufacturing.     

大气等离子加工系统设计及实验验证

建立了面向复杂光学表面的大气等离子抛光系统,并用该系统进行硅片表面加工的实验研究.研究了CF_4、SF_6两种气体的放电特性以及加工效果,得到了加工速率与功率,流量间的关系,并通过原子力显微镜观察了加工后的表面质量.     

光学镜面磁流变抛光误差的频谱特征与分布特性研究

通过分析磁流变抛光误差的频谱特征,发现严重影响成像质量的敏感频率成分误差,采用二维连续小波变换算法确定出敏感频率误差的具体分布区域,分析其演变特征及其与工艺参数之间的关系,为修正加工提供指导,以实现精确控制不同频率成分、不同分布区域光学加工误差和改善成像质量的目的.     

激光陀螺光学加工的特点

阐述了激光陀螺光学加工的特点。指出激光陀螺的光学加工是本着构成满足特定要求的激光谐振腔的目的,以谐振腔工作时的性能要求为依据,采用其自身特有的打孔和抛光工艺,来严格保证孔的直线度、孔与孔、孔与面之间位置度公差要求。其中涉及的大深径比细长孔加工、不规则内孔抛光、超光滑表面加工及相对已成形孔有严格位置、角度精度要求的面形抛光更是突出了激光陀螺光学加工的特色。     

光纤连接器超精密加工技术的研究

为了提高光纤连接器的回波损耗,首先对加工变质层的形成机理进行了探讨,研究加工工艺参数对回波损耗的影响,研究结果表明磨粒粒径对回波损耗影响最大。同时对球面光纤连接器超精密加工技术进行了论述。     

薄壁结构的高效铣削加工

介绍了国内外关于薄壁结构的高效铣削加工技术研究状况,并对其中一些问题进行了分析、探讨。