平行磨削非轴对称非球面光学元件表面形貌

结合砂轮表面仿真及磨削过程的运动学仿真获得工件表面轮廓、形貌和粗糙度预计,可以作为磨削过程中的理论依据,是精密磨削加工技术中主要的研究内容之一。平行磨削技术是加工非轴对称非球面光学元件的重要手段,而相关的仿真过程报道还很少。提出一种基于平行磨削的精密磨削加工非球面表面生成的仿真方法,该方法主要包含使用高斯方法生成具有不同统计学特征的随机砂轮表面形貌,建立单磨粒运动轨迹方程和圆弧砂轮细分后与工件表面点接触的运动关系,据此给出平行磨削加工表面生成的数值算法,并对不同加工参数下的工件表面形貌进行仿真。仿真结果和测量结果的一致性验证了所给算法的正确性和有效性     

轴对称非球面超精密磨削的几何模型研究

超精密磨削轴对称非球面光学器件是提高加工效率和加工精度的有效方法。根据轴对称非球面的轴对称性采用了加工简便的二轴联动超精密磨床,给出了NC加工中的砂轮中心位置计算的几何模型,分析了加工中影响精度的主要误差源及所产生的误差,提出了相应的误差补偿策略,并给出砂轮形状改进方法。     

大口径碳化硅反射镜高效磨削实时补偿技术

碳化硅陶瓷作为光学材料已在空间相机反射镜中得到了广泛应用,而在碳化硅反射镜磨削加工过程中,砂轮会产生径向磨损,导致砂轮的形状精度发生较大变化,这将直接影响碳化硅反射镜的加工精度和加工周期。为保证磨削质量,需要对砂轮磨削产生的误差进行补偿。通过工艺试验,获得不同加工参数和加工时间下的误差补偿值,再利用五轴联动数控机床并结合UG(NX)软件快速建立母线误差曲线的补偿模型,从而实现整个磨削过程中的磨削误差实时补偿。针对Φ1.6m口径碳化硅同轴非球面反射镜,经过磨削补偿加工后的反射镜面型误差PV为27.4μm,RMS为5.5μm,实现了轻质碳化硅光学元件的安全、高效、高精度磨削加工。     

HDP-HSMM的磨削声发射砂轮钝化状态识别*

在高精度金属材料磨削加工中,刀具即砂轮的状态对加工效率和加工质量具有重要的影响。钝化程度较高的砂轮不适于加工精密工件,需提前预警并修整更换砂轮。该文提出一种通过磨削声发射信号来检测砂轮钝化状态的方法。首先,对于采集到的信号进行小波软阈值降噪。然后,将其分割成多个有重叠的帧,并提取每帧信号的8个特征组成声发射数据集。最后,通过分层Dirichlet过程-隐半马尔可夫模型来建立声发射数据集和不同的砂轮钝化状态之间的非线性关系,旨在识别砂轮钝化状态。结果表明,上述检测方法能有效识别砂轮的不同钝化状态并能对整个加工过程中的砂轮钝化程度进行自动划分,其在测试数据集上的准确率达到93.7%,可以为实际工业应用提供理论指导。     

轴对称非球面磨削表面粗糙度和波纹度的分布特性

基于光栅平行磨削的加工方式,分析磨削参数对轴对称非球面表面粗糙度的影响,揭示轴对称非球面表面粗糙度的分布规律。研究砂轮与工件加工过程的干涉现象,阐述其对轴对称非球面表面波纹度的作用机理并提出影响其分布和大小的主要因素。结合磨削实验表明,垂直磨削方向的表面粗糙度明显比平行磨削方向上的大且数值呈现中部小、边缘大的分布特点。砂轮振动和插补步距分别是平行磨削和垂直磨削方向上表面波纹度产生的主要因素。     

小口径非球面加工技术及装备综述

小口径非球面零件是一种非常重要的光学零件。介绍了国内外小口径非球面超精密加工技术的发展现状和装备。对单点金刚石车削、超精密磨削、透镜成型、超精密铣削和特种加工技术进行了综述。指出了小口径非球面加工的发展趋势和产业化需要解决的问题。     

非球面透镜的加工

<正> 在非球面透镜的加工中,必须使加工面的对称轴一致,因此工具的工作端面必须沿着回转表面的子午面运动。对于这一点,可以由各种方法来完成。若按工具与工件运动的控制方法及动作原理来区分,常采用的有数字控制法、电子计算机控制法、凸轮仿形法、连杆机构法、利用玻璃弹性变形加工法、样板法及修整磨盘加工法等。随着数控技术的发展,非球面零件的数控磨削装置已出现不少。特别适用于小批量、多品种生产及模具或样板的制造。美国的A.Cox于1961年发表的小直径非球面磨研、抛光机,1969年日本的中野智允等人发表的大型施密特校正板抛光机,都属于这一类机     

金刚石砂轮在精密光学加工中的应用技术

在精密光学加工中,金刚石砂轮被广泛应用于精磨各种硬脆性材料。为了提高光学零件的表面质量,降低亚表面损伤,精密金刚石砂轮的制造及其光学加工工艺受到广泛的关注。综述了金刚石砂轮的结构、装夹方式、结合剂及基体的选用情况,对金刚石砂轮的静平衡和动平衡进行了分析,并提出了解决方案,运用该方案加工出的非球面零件面形精度Rt1 m,Ra＜0.3 m。实践证明,运用该方法加工出的零件达到了超精磨的水平,大大提高了后道工序的加工效率。     

主动抛光盘磨制非球面的工艺与面形检测

主动抛光盘技术特别适用于磨制焦比大的深度非球面,能够根据需要对抛光盘面实时地主动变形成偏轴非球面来磨制非球面镜面。它具有较高的磨削速率和较大范围内的自然平滑(无切带)。用计算机控制磨制,可以像加工球面一样来加工一个深度的非球面。介绍了用国内首次研制成功的主动抛光盘对加工直径910mm、焦比F/2的抛物面镜的工艺方法的初步探讨,并给出了抛物面镜的检验方案和检测结果。     

超微粒金刚石砂轮精密修整技术

金刚石砂轮的精密修整是脆硬材料镜面磨削的关键技术之一，为了保证磨轮起到足够数量微小磨削刃的作用，以使脆硬材料镜面磨削得到较好的面形精度，超微粒金刚石砂轮精密修整技术是目前国内外研究的一个课题。这里介绍了目前国内外修整金刚石砂轮的各种技术方法，并提出采用碗形碳化硅修整器和在线电解修整法，可获得较理想的修整效果。     

光学工艺

光学加工工艺与设备 TQ171．684 2004021543 激光抛光机理及应用=Mechanism and application of laser polishing[刊,中]／陈林(华南理工大学机械工程学院．广东,广州(510641)),杨永强∥表面技术．—2003,32(5)．—49-52 介绍了一种新型材料表面处理技术—激光抛光,对其机理、优点、应用实例等相关内容作了简要阐述。(严寒) TQ171．684 2004021544 轴对称非球面超精密磨削的几何模型研究=Study of geometric model of ultra-precision grinding optical axisymmetric aspheric surface[刊,中]／韩成顺(哈尔滨工业大学机电学院精密工程研究所．黑龙江。哈尔滨(150001)),董申…∥光学技术．—2003,29(3)．—329-333 根据轴对称非球面的轴对称性采用了加工简便的二轴联动超精密磨床．给出了NC加工中的砂轮中心位置计     

非球面光学元件的面形检测技术

介绍了非球面各加工阶段的面形检测技术及其最新进展,重点介绍了非球面精密抛光期的面形检测技术,并对其中的非零位子孔径拼接干涉检测法和部分补偿法进行了详细阐述,提出了适用于大口径、深度非球面面形检测的组合干涉法的概念。概述了近年来受到关注的自由曲面非球面的发展和检测技术现状,展望了非球面检测技术的发展趋势。     

非球面光学元件的面形检测技术

介绍了非球面各加工阶段的面形检测技术及其最新进展,重点介绍了非球面精密抛光期的面形检测技术,并对其中的非零位子孔径拼接干涉检测法和部分补偿法进行了详细阐述,提出了适用于大口径、深度非球面面形检测的组合干涉法的概念。概述了近年来受到关注的自由曲面非球面的发展和检测技术现状,展望了非球面检测技术的发展趋势。     

大口径方形离轴非球面的非球面度计算与应用研究

采用不同的数值计算方法求解了大口径(340mm×340mm)方形离轴非球面的最接近球面曲率半径和非球面度,得出了各种不同的磨削量及其对应的分布结构。对不同的最接近球面及非球面度所适用的加工工艺和检测方法进行了分析和评价。这对离轴非球面的加工和检测具有一定的指导意义。     

矩形非球面圆弧半径误差分离及补偿技术

研究了砂轮圆弧半径误差对大口径矩形轴对称非球面加工的影响。采用直线光栅式平行磨削的加工方式,建立了砂轮圆弧半径的误差分离的数学模型,分析影响面形精度的因素,根据加工及测量方式将砂轮圆弧半径误差分离出来,利用分离的砂轮圆弧半径误差更新砂轮圆弧半径,同时采用分离后的误差数据进行补偿加工。实验结果表明:对比不分离的补偿加工结果,粗磨和精磨条件下的分离误差补偿加工后的面形误差分别减小了14%和35%,该误差模型能够有效地分离出砂轮圆弧半径误差,分离误差效果明显,提高了加工的精度。     

碳化硅凸非球面反射镜的加工与检测

为了满足凸非球面反射镜加工中的全频段质量控制及光学参数的高精度检验,提出了应用双摆轴极坐标快速非球面加工技术及测杆法控制Hindle法检测光学参数。首先,描述了双摆轴极坐标快速非球面加工技术及设备;然后,介绍了应用测杆法控制Hindle检测法中标准球面镜顶点分别与被检非球面镜顶点及其焦点的光学间隔,并对其控制精度进行了分析;最后,针对Φ158mm的凸非球面,给出了双摆轴加工的检验结果,并对检测精度进行了分析。实验结果表明：应用双摆轴加工工艺在使低频误差快速收敛的同时,可以有效抑制中频误差,其低频误差的控制精度可以稳定地达到λ/30（λ=633 nm）;应用测杆装调Hindle检测光路的控制极限误差为±0.065 mm,两个光学间隔参数的公差分别为±0.22 mm和±0.30 mm。应用双摆轴加工技术实现了凸非球面的快速加工与全频段质量控制,采用Hindle检测凸非球面得到面形精度为0.022λ（RMS,@633 nm）,满足光学设计技术指标要求。     

光学非球曲面器件的超精密磨削加工技术研究

为磨削加工出高精度、高质量的光学非球曲面器件。详尽分析了砂轮的安装及半径等误差对零件加工精度的影响。设计研制出了一套非球曲面磨削系统 ,并用它进行了实验研究。实验结果表明 :要获得高精度的非球曲面器件 ,只有当金刚石砂轮的平均磨粒尺寸低于 10 μm ,并在采用较高的砂轮线速度和较小的进给量的情况下 ,才能实现光学非球曲面的超精密磨削加工 ,经过各种磨削参数的优化选择 ,其非球曲面最终的零件轮廓精度为 0 4 μm ,表面粗糙度Ra优于 0 0 1μm。     

等端切角法加工高次非球面原理及工艺分析

基于Z、X、B三轴联动的数控机床,提出了一种高次非球面的等端切角加工方法,采用等弦长离散非球面型线,并保持端切角恒定来计算数控机床的运行轨迹。等弦长可避免非球面型线因斜率变化引起的加工误差,等端切角加工方法保证磨头同一工作点完成工艺过程,提高加工精度和工艺稳定性。另外,通过编程模拟了等端切角法加工高次非球面的工艺过程,分析了端切角δ和距离C对机床工艺行程的影响,并指出两个参数的选取应使机床工艺行程满足:不存在磨头与工件之间的物理干涉;不存在Z、X向导轨和B轴的反向运行,避免将传动间隙误差引入到工件中;运行控制点的步距不得小于设备运行精度,避免机床跨点突进产生棱带误差;机床运行的工艺行程应尽量小以提高加工效率。因磨头磨损带来的加工误差,可通过磨头修锐或使用磨损边缘点作为工作点并重新编制数控加工程序来消除。     

非球面超精密镜面的抛光加工

本文从抛光的方法、超精密抛光机的机械抛光法和超精密抛光机的特点几方面介绍了非球面超精密镜面的抛光加工。重点介绍了ＫＲＰ－２２００型超精密抛光机的性能、特点和规格。     

双胶合透镜法检测大相对孔径凸非球面透镜

大相对孔径凸非球面的检测一直是非球面制造的难点.本文结合两片大相对孔径凸椭球面透镜的检测,提出采用同种材料胶合的检测方法,并基于该检测方法加工得到了相对孔径分别为2.7和2的两块凸椭球面透镜.经检测,两块非球面透镜检测系统的最终波像差均方根值都优于1/30λ(λ=632.8nm),在实际光学系统应用中,系统的分辨率和弥散斑大小均满足系统的指标要求.产品的使用情况验证了本文采用的同种材料胶合的检测方法在理论和实践上是可行的,与传统的光学补偿法检测大非球面度、高陡度非球面相比,本文采用的胶合透镜法极大地简化了检测系统结构,降低了系统的装调难度,是一种有效的高准确度凸非球面检测方法.