确定性抛光综述

对确定性抛光中的磁流变抛光、磁射流抛光、离子束抛光、气囊抛光技术进行综述,重点介绍各种方法的工作原理以及如何实现确定性抛光,指出确定性抛光的发展趋势。     

基于球形磨头抛光技术的SiC抛物面镜抛光

针对用CCOS小工具研抛技术抛光材质较硬以及陡度较高的SiC非球面镜时,面形误差收敛太慢,研究了一种新型的球形磨头抛光技术,其去除函数稳定性较好,形状趋于高斯分布且束径也较小,对修正局部面形误差具有较好的效果.为了使该技术能应用于抛光,对球头抛光工具进行了刀具补偿.     

基于狭缝射流抛光的去除函数优化

基于流体动力学对狭缝射流的喷射特性展开了仿真分析,狭缝孔径越小射流流束能量越集中受W型影响越小。建立了狭缝射流绕中心自转时材料去除的理论模型,通过实验和仿真分析验证了该模型的准确性。以狭缝喷嘴的中心点为旋转中心能获得准高斯型的去除函数可以提升狭缝喷嘴对表面面形误差的修形控制能力,该方法具有良好的应用前景。     

磁流变抛光KDP去除机理实验研究

针对KDP晶体质地软、脆性高、易潮解等不利于加工的材料特性,提出了基于潮解原理的无磨料非水基磁流变抛光新工艺,获得了表面粗糙度PV=13.7nm,Rms=1.1nm的超光滑表面。通过分析得出新型磁流变抛光通过溶解作用完成材料去除;实验证明新型液体抛光过程中,溶解作用占主导地位,机械去除作用很小,可忽略不计;去除效率随抛光区域剪切应力增大而增大,而正压力分布对去除效率没有影响。     

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。     

非球面气囊抛光的材料均匀去除研究

对气囊抛光非球面表面材料去除均匀性进行了研究。根据Preston方程,分析了抛光磨头与零件转速比对去除函数分布的影响,并采用定点抛光试验对分析结果进行验证。在定点抛光表面去除速率分析的基础上,通过优化抛光磨头进给速度、合理控制驻留时间,实现材料表面均匀去除。采用该方法,对一口径为150mm的非球面进行抛光试验,抛光后面形误差趋势保持不变,功率谱密度高频分量明显降低,实现了对表面材料的均匀去除。     

轮带光学抛光技术与实验研究

针对自由曲面、保形光学零件的抛光需求,研制了轮带光学抛光的工程样机.从理论上分析了轮带抛光的去除函数模型并在实验中提取了轮带抛光的去除函数.通过在K9玻璃和SiC平片上进行环带扫描抛光,检测轮带抛光技术抛光光学材料的加工效果.实验结果表明,轮带抛光具有材料去除效率高,能达到光学表面质量效果且工件无需预抛等特点.     

进动气囊抛光技术研究

为实现高精度的光学玻璃零件的加工,本文对进动气囊抛光关键技术进行了详细研究.首先介绍了进动气囊抛光设备及原理,通过对Preston方程的分析及工艺参数实验确定了抛光去除函数,并对驻留时间算法进行优化求解,通过MATLAB仿真验证残余误差在0.1 μm以内,最后对平面和球面玻璃进行了抛光实验,获得了面形PV值为0.18μm的球面表面,验证了驻留时间算法的合理性,满足光学玻璃元件精密加工的基本要求,为后续进行自由曲面的抛光提供了理论基础.     

光学加工射频离子源的去除函数与稳定性研究

在研究了射频离子源的结构、工作原理和性能的基础上,进行了光学镜面抛光离子束的去除效率与稳定性测试。实验结果表明射频离子源去除函数的形状为回转高斯形,利用Φ15mm的栅网,在靶距为30mm、离子能量900eV时,去除函数的峰值去除率为194nm/min,体积去除率为19.2×10-3mm3/min,半峰全宽值为9.2mm;并且去除函数的峰值去除率与体积去除率的变化均在3%以内,半峰全宽值的变化在1.7%以内。因此,射频离子源具有光学镜面抛光加工所需的去除效率,而且射频离子源具有好的稳定性,具备光学加工的潜能。     

强光光学零件磁流变抛光误差的频谱特征 与演变研究

通过分析磁流变抛光的材料去除特征、误差功率谱密度的定量计算方法、敏感频率误差的演变规律,探索误差频谱与去除函数、走刀方式、走刀步距等加工参数的对应关系,为工艺过程的合理控制提供指导。典型强光光学零件磁流变抛光的实验结果表明,通过优化工艺参数,能够大幅修正低频误差、控制中高频误差,保证0.03～8.3mm-1频段误差全部满足NIF评价指标要求。     

球形抛光工具的研抛工艺研究

通过对球形抛光工具抛光机理和压力分布的分析,基于赫兹接触理论和Preston假设,建立工件表面材料去除函数。在此基础上通过仿真获得表面材料去除轮廓曲线,并分析几个主要研抛工艺参数对材料去除的影响,验证了去除模型的正确性,并获得了有镜面效果的工件。     

基于颗粒水射流的异型不锈钢元件确定性加工

基于颗粒水射流材料去除性能稳定、无刀具磨损、复杂面形适应能力强等优点,提出了基于确定性修形的异型不锈钢元件加工方法,确定了适用于不锈钢元件表面的测量方法,对其加工路线进行了规划.对于齿形"窄"环带表面经过3次确定性修形加工后,表面面形Rms由初始的9.774Wave(1Wave=632nm)收敛至2.009Wave,表面质量提升明显,表面粗糙度减少至63.303nm,达到加工要求.实验结果表明颗粒水射流加工对不锈钢件加工具有优良的确定性修形能力,具有广泛的应用前景.     

基于CMP的微晶玻璃小孔抛光技术研究

在自制的化学机械复合抛光装置上,研究了微晶玻璃小孔的高精度化学机械抛光技术,利用触针式轮廓仪对小孔抛光表面进行测量,讨论抛光浆料、主轴转速对表面粗糙度的影响。研究结果表明,采用化学机械复合抛光技术可使微晶玻璃的小孔具有更好的表面质量。     

大口径平面光学零件气囊抛光头的研究

根据大口径平面光学零件的特点,对抛光面积进行了理论分析,设计了一种多环式气囊抛光头,并介绍了机械结构和抛光方式,利用多环气囊抛光头对平面光学零件进行了工艺实验。实验结果表明:采用该气囊抛光头能够加工出高精度面形质量的平面光学零件。     

基于超声研磨的超精密加工

在分析现有利用新原理的超精密研磨方法的基础上,提出了基于超声研磨的超精密加工方法,阐述了超声研磨的基本工作原理和特点,并进行了初步的对比试验研究。     

钛合金切削加工特点及刀具材料选用

刀具材料的选择对于钛合金的加工有很大影响。加工钛合金的理想刀具材料必须同时具备较高的热硬度,良好的韧性、耐磨性,高的导热系数和较低的化学活性,在铣削时,刀具还应具有良好的抗冲击性。     

立卧转换机床主轴Y向加工试验研究

在高端数控系统国产化改造过程中,为保留米克朗立卧转换机床初始功能,其卧加主轴方向设定成Y方向.本文开展华中HNC-818DMB系统主轴Y向加工试验研究.通过机床参数模型设置、后处理文件编译、四轴典型件试验,实现立卧转换机床卧加四轴联动加工,对高端数控系统国产化改造有借鉴意义.     

直线刃加工空间螺旋曲面的研究

在形面精度要求主同时，常使用直线刃刀具加工空间螺旋曲面。本文针对这一问题推导出理论公式，经验证，公式可直接应用于实际。