微细切削用小型数控铣床的研制

介绍了一台自主构建的适于微小尺寸零件制造的300mm×400mm×500mm三轴小型数控铣床,xyz工作空间尺寸为50mm×50mm×20mm,全闭环数控系统分辨率为0.05μm,能实现亚微米级加工精度.该机床关键部件采用高速空气静压电主轴、交叉滚柱支撑的高分辨率超精密滑台、永磁直线电机、CCD显微镜以及基于IPC的多轴运动控制卡,结合优化的插补控制策略及误差补偿机制,能实现三维复杂形面超精密微细切削加工的精度要求.初步调试后的加工试验结果显示,该铣床已经具有加工大深宽比meso尺度三维零件的能力.

渗氮处理对表面织构化钛在月壤介质中摩擦磨损性能的影响

为了提高钛在航天和航空等恶劣环境中的摩擦磨损性能和服役能力,利用激光表面加工技术在工业纯钛表面制备了不同点阵参数的微织构,采用低温离子渗氮技术对微织构进行渗氮处理,采用MS-T3000型摩擦磨损试验机评价了表面含微织构钛在模拟月壤介质中的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜和能谱仪分析钛的磨痕表面形貌及其元素含量.结果表明:渗氮处理能够大幅提高表面含微织构钛的减摩和抗磨性能,其摩擦系数的最大降幅为47.1%,磨损率的最大降幅达79.3%;表面微织构的点阵直径和点阵密度对未经渗氮处理钛的平均摩擦系数均有影响,而且点阵直径的影响更大;微织构的点阵参数对磨损率的影响不大;表面微织构的点阵密度对渗氮处理后钛的平均摩擦系数和磨损率的影响程度大于点阵直径和点阵深度.

光学非球曲面中高频面形误差的控制与补偿技术研究

本文分析了非球曲面中、高频面形误差的产生原因及作用机理,对面形精度有直接影响的切削刀具、切削参数、加工路径、切削状态、测量方法、工作环境等因素,提出了优化选择的规则和控制策略;给出了减小误差的补偿原理和编程设计方法,并在数控机床上进行了编程补偿试验,结果证明面形误差得到了有效控制。

Sobel算子在气膜孔图像清晰度评价过程中的研究

对高压涡轮叶片中冷却气膜孔(下简称:气膜孔)视觉测量过程中遇到的气膜孔图像清晰度评价问题展开研究。利用光学成像系统分析了系统离焦对图像清晰度的影响,并提出了一种Sobel算子与阈值相结合的图像清晰度评价方法。针对气膜孔孔径小、单晶材料反光、焦平面的获取困难、气膜孔边缘难识别等问题,进行对比实验,设计了图像清晰度评价函数归一化与阈值选取相结合的测量方法,这确保了评价功能的真实性,同时滤除了高频噪声。实验结果表明,所提出的评价方法可以准确地评价气膜孔图像的清晰度。此方法具有很强的单峰性,无偏性和良好的抗噪性能。

非球面超精密加工自动编程技术研究

讨论了非球面超精密加工自动编程技术中的数控插补、刀具半径补偿、工艺参数选择及编程误差分析等问题。结合研究的成果,完成了对旋转椭球面和旋转抛物面等非球面工件的加工工艺实验。

超精密加工机床系统研究与未来发展

现代超精密加工机床与系统已应用到当代多个高端技术领域，在推动科技进步方面发挥着重大作用。总体上，我国该项技术与国际先进水平还有较大差距。瞄准未来发展方向，抓住主要矛盾，突破关键技术，适应发展需求，对推动我国科技进步，加强国防建设具有重大意义。

精密坐标测量技术的发展及应用

坐标测量技术从点触发测量到接触扫描,再到正在迅速发展的非接触扫描测量,效率越来越高。不同类型的测头同时使用或交替使用,是当前重要的发展方向,是当前测量机技术发展的前沿技术趋势。

现代机床在机测量技术研究与发展趋势

介绍了现代机床在机测量系统的基本构成、功能和效能,以及普通数控加工、超精密加工和复杂曲面及特殊结构工件加工3类场合在机测量系统的特点。阐述了在机测量系统核心技术——测头技术,重点讨论了各类测头的工作原理、特性、控制系统要求,以及适用场合。最后,提出了在机测量系统未来发展方向。

滚动接触疲劳实验机跟踪滤波器设计

在滚动接触疲劳实验机的设计中,为了从复杂的背景噪声中提取与疲劳密切相关的振动信号,采用了窄带跟踪滤波技术。该滤波器以开关电容滤波原理为基础,设计锁相倍频电路,通过开关频率fCLK,跟踪信号的中心频率f0,实现实时动态跟踪滤波。实验结果证明,该滤波器满足疲劳实验机的总体设计要求。

BFT-10000五球疲劳实验机的研制

为了满足航空运动构件的疲劳寿命试验而研制的BFT-10000五球疲劳机,可实现大载荷、高转速运行,能够进行载荷谱或设定载荷加载,完成电机主轴的各级调速,从而满足疲劳实验的各种要求。本设备主要由机械实验机构和计算机数据采集及处理系统组成。

材料滚动接触疲劳试验研究

介绍了一种新型的滚动接触疲劳寿命试验机。试验机主要包括主轴系统装置、控制/检测装置和加载装置3部分,附加装置中的红外测温、振动传感器和计数器分别测量温度、振动和转动圈数。该试验机可用于评定各种材料轴承用球的滚动接触疲劳性能。

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。

滚动接触疲劳实验机的抗干扰措施

介绍了在滚动接触疲劳实验机中影响信号传输质量的主要因素,并提出了几种抗干扰方案。实验表明效果良好。

基于点云配准算法的叶片进排气边测量技术研究

针对航空发动机叶片型面自动检测的难题,建立了以激光测头为核心的五轴非接触测量系统。通过合理的测量规划对叶片进行多角度、多截面自动扫描测量,得到其表面测量点及冗余点。进而将点邻域曲率特征引入到点云配准算法中,自动优化初始冗余点点集,应用ICP点云配准算法对多角度测量点进行拼接处理,最终得到叶片型面点云。

回转复杂曲面零件在线精密测量技术

针对复杂曲面零件的面形测量难题,提出以超精密机床作为载体,利用高精度触发式测头,采用接触式的轮廓测量方法,检测曲面零件的子午面曲线,再与理论曲线相比较得出被测零件的面形精度。测量试验分析表明:该测量方法的检测精度高,通用性强,在实际加工和检测应用中具有很高的实用价值和应用前景。

非球面加工先进技术

较系统的介绍了非球面零件超精密加工各方面的技术，并结合正研制的 Nanosystem300非球面复合加工系统，着重强调了非球面机床研制过程中应注意的问题。

微铣削系统中直线电机的应用研究

通过一台开放式数控系统的三轴数控铣床的集成,介绍了PMAC运动控制器及基于PMAC控制器的直线电机的伺服控制,验证了直线电机在PMAC控制下伺服性能优良,从而可以实现复杂曲面的微铣削加工。

基于超精密机床的LVDT在线检测系统的研究

在线检测系统可以实现加工测量一体化,避免工件重复装卡对加工精度的影响。本文主要介绍了在线检测系统的构成、LVDT测头精度的校正以及球面测量面型精度的评估方法。

多曲面拼接曲面的内部特征识别

针对目前大尺寸模具成型零件检测配准过程中内部特征识别问题,本文研究了内部特征的识别算法,通过对点云法矢聚类算法进行改进,使用法矢球极投影后的曼哈顿距离替代法矢夹角的直接计算以提高算法的整体效率,然后使用随机抽样一致性算法剔除识别结果中的伪特征点,降低了算法对全局阈值参数的依赖性,同时为后续制造误差分析提供了定量的识别精度。实验表明,本文算法效率和精度满足实时测量的工程需求。

基于专用控制芯片的车载升降装置设计

为了降低研发成本,提高系统的稳定性和灵活性,设计了由单片机、专用步进电机驱动芯片构成的车载升降系统.该系统主要采用了C8051F500微控制器、TMC5160步进电机驱动芯片.系统具有256细分的高精度步进,并具有电机过载检测、堵转报警等功能.测试结果表明,该控制系统达到了预期的设计效果和要求.