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。     

复杂曲面铝反射镜磁流变抛光工艺优化

采用超精密车削加工的复杂曲面铝反射镜只能满足红外光学系统的应用需求,若要满足更高需求的应用场合,需要进一步提升反射镜面形精度。磁流变抛光能够进行确定性修形,在复杂曲面加工中具有独特优势,但是复杂曲面连续变化的面形特征,在磁流变抛光时会导致去除函数不稳定,影响误差收敛效率和加工精度。从高精度复杂曲面铝反射镜的应用需求出发,提出了复杂曲面局部区域磁流变抛光去除函数的动态建模方法,给出了驻留时间求解算法,以平均曲率变化最小为原则,设计了抛光路径优化算法,针对该算法计算速度慢的问题,提出了优化策略,并通过试验进行了验证,最终加工的复杂曲面铝反射镜的面形误差为0.216λ PV、0.033λ RMS （λ=632.8 nm）。     

熔石英元件纳米射流超光滑抛光流场仿真与实验

利用计算流体力学软件Fluent对纳米颗粒射流超光滑加工的流场分布特点进行了流体动力学分析。基于仿真结果对去除函数的变化规律进行了研究,通过具体实验来对流体动力学仿真结果进行了验证。搭建了纳米射流抛光装置,利用该装置对熔石英元件进行了加工。原子力显微镜观测结果表明熔石英元件表面粗糙度RMS值由初始的0.680nm减小到了0.307nm,实现了超光滑加工。     

软X射线投影光刻的关键技术

1．多层膜反射镜是投影光刻得以实现的前提．必须解决多层膜的高反射率、带宽匹配、应力，曲面基板上膜厚随入射角变化而变化等关键问题．目前，Mo／Be和Mo／Si多层膜在11～14mm波段得到了接近70％的反射率。2．光学元件超精密加工与检测是投影光刻得以实现的另一大基础。软X射线投影光刻所用的光学元件不仅要有较高的面形精度，而且要有较低的表面粗糙度。美国Tinsley公司现在能加工面形误差精度达0．6nm的元件，这是目前世界上最高的光学加工水平。为检测所加工元件的面形误差，该公司采用了精密干涉测量法、STM和AFM技术等当今最先…     

不锈钢镜面的游离磨粒精密加工

利用游离磨粒加工方法对马氏体平面不锈钢SUS440C试件进行精密加工.通过田口实验方法对研磨阶段的工艺参数进行了优化,涉及的工艺参数包括研磨盘转速、加工载荷和加工时间.利用优化的研磨工艺加工后试件表面粗糙度达Ra72nm.抛光过程中使用聚氨酯抛光垫和二氧化硅磨粒,经抛光后试件表面粗糙度达Ra8nm、表面呈镜面.     

基于机床动态性能的离子束修形驻留时间精确实现

本文提出机床进给加速度求解理论公式,并在速度加工模式中引入机床动态性能以修正驻留时间.结合自研的离子束抛光机床KDIFS-500,利用该机床的动态特性和小束径去除函数,仿真正弦面误差,表明修正后速度加工模式能保证离子束修形过程中驻留时间的精确实现,提高面形精度.     

慢刀伺服加工自由曲面的表面形貌预测

本文通过建立自由曲面车削加工的仿真预测模型,在加工前进行参数优选.该模型考虑了刀具几何形状、切削用量及刀具轨迹点和插补方法对加工后自由曲面的表面形貌的影响.对渐进式近视镜片光学元件进行了加工实验,实测粗糙度R_a=31nm,仿真得到粗糙度R_a=23nm.实验验证了仿真模型的有效性.     

分段拓扑修形齿轮的成形磨削与试验

基于成形磨削的几何原理和机床运动学原理,提出了斜齿轮副的一种分段拓扑修形方法.通过改变齿顶和齿根处渐开线的发生线长度实现齿廓分段修形;给砂轮附加一个抛物线+直线的径向进给运动实现齿向分段修形.推导出基于成形磨削过程中拓扑修形齿面的计算公式,对修形齿面的边界进行了划分,建立成形磨齿机各伺服轴的运动方程.根据齿面的数值模拟结果,在五轴数控(CNC)成形磨齿机上进行磨削加工与在机拓扑测量,验证了成形法实现齿面拓扑修形的可行性. 对给定转速和负载工况下的齿轮箱进行加载试验,齿轮箱振动能量级幅值下降0.008dB,噪声减小约2dB.研究表明分段拓扑修形有利于降低齿轮传动振动和噪声.      

大径厚比深拱形光学元件高抛变形抑制方法

球面光学零件高速抛光工艺具有生产效率高、面形精度稳定等优势,已经成为光学零件规模化生产必不可少的手段,但部分光学元件具有径厚比大、矢高深等特点,极易发生弯曲或扭转变形,在高转速、高压力条件下进行抛光,受到夹具作用和抛光盘运动等影响,面形精度难以稳定控制,严重制约了抛光效率的提升。针对上述问题,建立大径厚比深拱形光学元件高速抛光动力学模型,进行模态分析,提取影响面形精度的模态特征。在此基础上,采用拓扑优化算法,优化夹具设计,使得加工变形对面形精度的影响大幅度降低。     

进动气囊抛光工艺参数研究

为了提高光学元件的面形精度,提高加工效率,针对平面光学零件,以抛光去除效率和表面粗糙度为考核指标,对影响进动气囊抛光的几个工艺参数进行了正交试验及分析,得出各工艺参数对抛光去除效率和表面粗糙度的影响规律。确定最佳工艺参数,并在此条件下进行了气囊抛光工艺试验,通过Matlab软件拟合出了气囊抛光去除函数,为开展驻留时间的计算和面形控制提供了依据。     

自由曲面结构磁性抛光去除试验研究

磁性抛光因柔性工具的工件表面适应性高而具有较好的应用潜力。自行设计抛光工具头,制备磁性抛光体,搭建试验平台,并对不锈钢平面工件进行定点抛光试验,平均去除效率为0.231μm/10min,且工件表面质量得到了很大的改善,验证了该磁性抛光方法的可行性。继而对两种自由曲面结构工件进行抛光:一是采用工具头水平移动式、工具头等高线移动式两种不同的抛光进给运动方式对不同曲率的不锈钢工件进行抛光去除试验,试验证明:两种抛光方式对每个曲率的轮廓均有去除能力,去除量在0.14~1.33μm之间;二是对3D打印的光敏树脂微结构自由曲面定点抛光,单位时间去除效率在8.957~12.587μm/10min之间,且改善了轮廓的光滑度。初步试验表明,磁性抛光方法对两种自由曲面结构均有一定的去除能力,可进一步探索磁性抛光技术应用于自由曲面结构确定性抛光。     

复杂结构薄壁件小直径永磁球头磁流变抛光技术

针对一种复杂结构薄壁件的结构特点和加工精度要求,在磁流变抛光原理的基础上,设计了小直径永磁球头的加工工艺。本文详细分析了工件的磁流变抛光工艺要求,并在此基础上确立了工件的小直径永磁球头磁流变抛光加工方法。通过自行研制的磁流变抛光机床对工件进行加工验证实验,经过加工工件的表面粗糙度由645.8nm减小到18.7nm,表明了采用小直径永磁球头磁流变抛光方法对工件进行抛光,可以得到较好抛光表面质量,达到了工件的精度要求,进而验证了该方法的正确性。     

面向表面粗糙度的砂布轮抛光工艺参数区间优化

针对砂布轮抛光表面粗糙度工艺控制,提出了工艺参数稳定域和优选区间的概念;通过砂布轮抛光TC11叶片试件的正交试验,建立了表面粗糙度对工艺参数灵敏度的数学模型,分析了工艺参数区间敏感性,获得了工艺参数的稳定域和非稳定域;根据工艺参数对表面粗糙度影响趋势图,得到了工艺参数的优选区间;通过航空发动机叶片抛光试验证明工艺参数优选区间是可靠的,为砂布轮叶片抛光工艺以及进行表面粗糙度控制研究提供理论方法和试验依据。     

浮法抛光在金属纳米级超光滑表面加工中的应用

介绍了浮法抛光的机械结构与抛光原理,并采用这种技术在CJY500超精密研磨机上进行长方形GCr15轴承钢工件超光滑表面的工艺试验,成功获得了无加工变质层的金属纳米级超光滑表面,拓展了浮法抛光技术的应用范围,对于金属工件纳米级超光滑表面的加工具有参考价值.     

航空发动机叶片柔性抛光技术

 基于发动机叶片结构特点及其抛光工艺要求,为实现叶片型面及阻尼台自动化抛光,满足其型面及进排气边尺寸、粗糙度等质量要求,消除叶片型面波纹对抛光工艺的影响,对砂带柔性抛光工艺装备技术进行研究,提出基于抛光力控制的砂带柔性磨头抛光工艺方法,并对其抛光工艺过程、抛光力控制进行研究,通过对叶片自动化抛光编程及抛光轨迹路径规划技术研究,最终实现发动机叶片高效柔性抛光工艺。抛光试验结果表明,柔性自动化抛光后叶片型面尺寸精度可达±0.06 mm,粗糙度低于R_a0.4,与传统手工抛光方法相比,大大提高其抛光效率及表面质量稳定性,降低劳动强度,且减少粉尘污染。     

抛光参量对抛光光学元件亚表层的影响

研究了抛光粉的种类、抛光速度的大小以及抛光玻璃的性质等抛光参量对光学元件亚表层特征的影响,并结合抛光机理进行了分析。     

磁头加工表面质量与研抛液粒度的关系

研究了纳米金刚石研抛液对磁头进行表面研抛时,纳米金刚石悬浮液的粒度对磁头表面形貌的影响,评价了由该种研抛液抛光所形成的磁头基体表面质量。     

一种新型古典抛光工艺的技术研究

对抛光模的制作、抛光粉的添加、加压的方式以及抛光后的清洗这一整套生产流程中所涉及的核心技术进行了部分改进和详细介绍,并最终给出了古典法抛光后的玻璃表面利用AFM检测后的表面形貌图,表面的粗糙度、划痕等微观缺陷明显改善。     

整体叶盘柔性磨头自适应抛光实现方法

基于整体叶盘使用性能和寿命影响因素分析,以整体叶盘结构与材料特性为依据,结合整体叶盘人工抛光工艺方法,提出了适合整体叶盘表面抛光的自适应柔性磨头实现方案.对实现柔性磨头工作原理和自适应区域进行了分析计算,并对其控制技术进行了研究,对柔性抛光方法可行性进行验证,最终实现了整体叶盘自适应柔性抛光.初步抛光实验表明,较之人工...