单点金刚石精密数控车削加工技术及发展前景分析

针对我国红外热像仪、探测仪及惯性约束核聚变工程对红外晶体类光学元件的需求,开展了单点金刚石精密数控车削加工技术的研究,分析了单点金刚石精密数控车削加工技术的特点及应用范围、机床整体布局及主体结构型式。介绍了该项技术在国内外的发展现状和趋势,对该项技术的应用发展前景进行了分析和预测。在消化和引进国外先进制造技术和最新研究成果的基础上,突破单点金刚石精密数控车削加工的关键制造技术,解决了我国光学非球面精密数控车削加工技术和设备依赖引进的问题,实现了单点金刚石精密数控车削加工技术及设备的国产化,提高了我国红外光学元件的精密加工技术水平和设备制造能力。

单晶金刚石车刀在超精密单点切削中的磨损分析

通过金刚石单点切削试验 ,考察了对无氧铜、铝合金和单晶硅进行超精密单点切削时金刚石刀具的磨损行为 ;分析了刀具磨损对被加工材料表面粗糙度的影响 ;并应用光学显微镜和原子力显微镜对刀具的不同磨损形态进行了宏观和微观观测 ;结合热力学、化学反应磨损和机械磨损的分析方法 ,对金刚石车刀在切削 3种材料时的不同磨损机理进行了实验研究和理论分析 .结果表明 ,为了减轻甚至消除金刚石刀具的磨损 ,在切削铜时应使用少氧或无氧的切削液 ;在切削铝时应在刀具表面涂覆润滑剂或隔离膜 ;在切削单晶硅时应保证低温和少氧环境 .

基于快速伺服刀架技术的菲涅尔微结构金刚石超精密加工及其控制技术

微结构功能表面的金刚石超精密加工技术是近年来国外兴起的一项新技术,国内在这一研究领域处于起步阶段。并且由于受加工设备所限,使得该技术在国内的开展显得异常艰难,为了克服这一困难,自行设计带有快速伺服刀架(Fasttoolservo,FTS)的超精密加工机床,提出按照自适应指数趋近律来设计滑动模态控制律,并将滑膜变结构控制策略引入FTS的控制中,同时,将FTS的PID控制策略和滑膜变结构控制策略进行试验对比,试验结果显示,在滑模变结构控制策略下,FTS的响应时间与PID控制相近,但滑模变结构控制算法下几乎无超调,稳态精度高,正弦跟踪控制效果优于常规PID控制算法;最后,根据滑膜变结构控制策略对菲涅尔微结构表面进行金刚石超精密车削加工试验,成功地加工出半径5mm,浮雕深度10μm,表面粗糙度约35nm的菲涅尔微结构。

微结构功能表面的金刚石超精密加工仿真与试验

为解决微结构功能表面的金刚石超精密加工过程中,难以经济而灵活地预测表面质量及加工条件对加工表面质量的影响的问题,以自行设计的带有快速伺服刀架的超精密机床为基础,采用Matlab/Simulink模块建立正弦波微结构功能表面金刚石超精密加工过程的动态仿真模型。利用该模型,不仅可以预测加工表面质量,还可以对加工条件如进给速度、主轴转速对加工表面质量的影响进行仿真进而对加工条件进行优化。通过微结构功能表面的金刚石超精密切削加工验证试验,加工出表面粗糙度约为45nm、形状精度约为0.65μm的正弦波微结构功能表面,试验结果表明,该模型的建立对于微结构功能表面的金刚石超精密加工具有重要的指导意义。

分子动力学在单点金刚石超精密车削机理研究中的应用

介绍了分子动力学模拟的基本原理和算法 ,综述了国外应用分子动力学研究单点金刚石超精密车削机理的进展情况 。

单点金刚石超精密车削快点火靶丸微孔精度控制

研究了单点金刚石超精密车削技术(SPDT)加工靶丸微孔中的精度控制方法,建立了靶丸微孔加工误差的仿真模型,并理论分析了不同误差因素对微孔尺寸误差的影响规律;根据误差分析结果提出了基于刀具阶梯进给运动方式的微孔精度控制方法,用以控制靶丸微孔精度;在单点金刚石超精密车床上进行了辉光放电聚合物(GDP)靶丸微孔的车削实验,实验结果表明:采用该精度控制方法,靶丸微孔尺寸误差和圆度误差分别降低了70.7%和87.5%,实验结果表明了所提出方法的有效性。

超精密慢刀伺服金刚石车削加工的关键工艺问题研究

根据超精密慢刀伺服金刚石车削加工原理,以自由曲面为例,系统地分析了超精密慢刀伺服加工中工件面型对刀具参数和关键切削工艺参数的特殊要求,进一步归纳提出了复杂曲面慢刀伺服车削中的刀具选择和设计准则。该研究工作同时借助Nanotech 250 ULv2机床和UG对切削方向与刀触点布局方式,以及关键切削工艺参数进行了慢刀伺服加工路径仿真和超精密车削试验研究。结果表明合理的切削方向与刀触点布局及加工工艺参数选择,有助于实现自由曲面工件高效稳定可控的超精密慢刀伺服加工。

金刚石刀具刀尖几何形状对超精密切削加工质量的影响

指出超精密切削实际上是刀具刀尖部分与工件的相互作用,分析了金刚石刀具刀尖几何形状和切削刃的锋利度对超精密切削加工质量的影响。认为正确地选择刀尖部分几何形状和修光刃钝圆半径是获得高质量加工表面的有力保证。

金刚石超精密切削加工技术

简要介绍超精密金刚石切削技术的概念及应用。介绍超精密金刚石加工技术应用实例。详细阐述影响金刚石超精密切削加工的因素。

三轴超精密单点金刚石车床SGDT350研制

文章介绍了基于静压支承技术自主研制的三轴超精密单点金刚石车床SGDT350。机床采用模块化设计,构建了开放式控制体系,成功实现了机床的高精度运动。经实测机床主轴回转跳动≤50nm,导轨直线度允差≤0.3μm/250mm,加工φ75mm口径SR250mm铝合金凸球面面形PV值达0.24μm,表面粗糙度Sa值达3.5nm,表明了机床具有较好的运动精度和加工性能。

金刚石刀具与精密超精密加工技术

论述了精密超精密加工技术发展的重要意义 ,以及其发展现状 ;分别介绍了几种金刚石刀具 ,并讨论了它们在精密超精密加工领域的作用。

掺硼大单晶金刚石制备及其刀具切削温度在线检测研究

为了实时测量单晶金刚石刀具加工区域的温度和实时监测金刚石刀具超精密加工工件表面的质量,利用掺硼金刚石的半导体性质,建立掺硼金刚石电阻与温度的对应关系,得出其测量灵敏度为6.2Ω/℃;利用所研制的掺硼单点金刚石刀具在金刚石车床上分别对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和碳纤维增强塑料(CFRP)试件进行了单点金刚石刀具(SPDT)的切削温度测量,实验验证了所研制的掺硼金刚石刀具切削温度测量系统能够灵敏地测量精密切削过程中的切削温度;金刚石刀具切削CFRP试件时,切削温度和加工表面形貌出现周期性的变化,这一发现对于指导单点金刚石刀具超精密表面加工状态的在线监测也很有价值。

弧形金刚石砂轮机械修整研究进展

弧形金刚石砂轮因特有的弧形轮廓,常用于陶瓷、光学玻璃、硬质合金等难加工材料光学元件的精密超精密磨削加工。然而,在光学元件磨削加工过程中,由于砂轮与工件表面间的相互作用,砂轮表面受到挤压破坏,长时间磨削后会产生砂轮堵塞、砂轮磨损、砂轮尺寸和形状精度下降等问题,进而降低了磨削后光学元件的表面粗糙度、面形精度和损伤厚度等。修整弧形金刚石砂轮是解决上述问题的有效途径之一,机械修整因具有修整效率高、便于实现等特点,仍是弧形金刚石砂轮在位修整的主要应用方法。对弧形金刚石砂轮的机械修整方法进行了综述,探究了不同修整方法的修整机理与特点,分析了修整效果的评价方法,并对弧形金刚石砂轮机械修整的发展方向进行了展望。

红外光学元件的单点金刚石精密数控车削加工技术研究

针对我国红外热像仪、探测仪及惯性约束核聚变工程对红外晶体类非球面光学元件的需求,开展单点金刚石精密数控车削加工技术研究,分析单点金刚石精密数控车削加工的技术特点及应用范围、机床整体布局及内部结构型式;介绍该项技术国内外发展现状与趋势,对该项技术的应用发展前景做出分析和预测。在消化和引进国外先进制造技术和最新研究成果的基础上,突破单点金刚石精密数控车削加工关键制造技术,解决我国非球面精密数控车削加工技术和设备依赖引进的问题,实现单点金刚石精密数控车削加工技术及设备国产化,提高我国精密加工技术水平和设备制造能力。

单点金刚石切削加工表面粗糙度的影响因素分析

本文研究了单点金刚石切削加工表面微观形貌形成机理,建立了圆弧刃金刚石刀具超精密加工表面微观形貌的理论模型,重点分析了主轴转速、进给量、刀尖圆弧半径和振动等因素对超精密加工表面粗糙度的影响。

金刚石超精密切削技术探讨

金刚石超精密切削技术是超精密加工技术的重要组成部分,直接影响尖端技术和国防工业的发展。金刚石超精密切削技术涉及的方面有很多,文章对刀具的选用、刀具制造技术以及超精密加工切削用量、加工机床等是金刚石超精密切削的关键技术进行了研究与探讨。

浅谈金刚石刀具在超精密加工中的应用

浅谈金刚石刀具在超精密加工中的应用首钢庆华工具厂赵峥嵘一、前言超精密加工是六十年代，由美国开发出来的一门高新技术。它主要指被加工零件具有以下特征：１．表面粗糙度Ｒａ＜０．０１μｍ，Ｒｚ＜０．０５μｍ。２．廓形偏差（ｐｕｆｉｌｅｄｅｖｉａｔｉｏｎ）＜０...

金刚石微粉砂轮超精密磨削技术

论述了金刚石微粉砂轮超精密磨削的特点、存在的技术难题及其发展前景。对金刚石微粉砂轮超精密磨削机理进行了探讨,认为它是以微切削为主的多种作用的融合;研究了金刚石微粉砂轮修整机理及其常用的有效修整方法;提出了树脂-金属复合结合剂金刚石微粉砂轮的构想,论述其结构的形成、制作过程及其实际磨削效果。最后,探讨了进行金刚石微粉砂轮超精密磨削时的影响因素及环境条件。

超精密单点金刚石飞切机床研制

KDP晶体是一种优质的非线性光学材料，其作为光学倍频转换器及电光开关元件在ICF高功率固体激光系统中发挥着重要作用。KDP晶体具有质地软、易潮解、脆性高、高温度敏感性等特点，是一种非常难加工的光学材料，但是ICF激光系统对KDP晶体元件的表面粗糙度提出了极高的要求（RMS≤5nm）。目前，国内在大口径KDP晶体的加工设备及加工技术方面与国外先进水平尚有一定差距，依靠自主力量研制超精密加工设备解决大口径KDP晶体光学元件的加工工艺难题已成为当务之急。

金刚石刀具超精密切削加工技术及应用

前言就机械制造业目前现状而言,一般把按照超稳定、超微量切除等原则实现的加工尺寸误差和形状误差在0.1μm以下的加工技术称为超精密加工技术。金刚石刀具不但有很高的高温强度和高温硬度(10000HV),