无结合剂碳化钨非球面模具的超精密磨削加工

针对无结合剂碳化钨材料,进行非球面模具的法向磨削试验研究。分析法向磨削非球面时的砂轮对刀误差对磨削精度的影响,研究无结合剂碳化钨非球面模具的磨削表面形貌特征和最终表面质量,优化误差补偿工艺,并利用聚焦离子束对磨削后的非球面亚表层损伤进行成像分析。研究结果表明利用推导的砂轮对刀误差方程,可以在磨削加工前对砂轮的初始位置进行精确调整,提高磨削加工精度。磨削后无结合剂碳化钨非球面模具不同区域的表面质量不同,距非球面中心越近,磨削质量越好,距中心越远,磨削质量越差。经过3次误差补偿磨削加工后,最终的无结合剂碳化钨非球面模具的面形精度误差均小于0.3μm(PV值),表面粗糙度平均值小于8 nm(Ra值),亚表层没有明显的裂纹产生。

非球面模具超精密补偿加工技术

为了实现非球面模具的超精密数控加工,研究了加工轨迹算法原理及整个软件系统的结构与实现.提出了基于表面粗糙度均匀化的工件进给速度控制法,分析了工具磨损误差和工件形状误差,重点提出了误差补偿方法,同时也讨论了采用砂轮平行磨削法时避免加工干涉的方法.软件能生成高精度的加工与补偿加工数控程序文件.最后,在一台镜面磨床上实验加工直径为6 mm的碳化钨透镜模具,经过多次补偿加工后,获得了谷峰值为0.123μm,误差均方根为0.021μm的表面形状精度.

非球面模具斜轴磨削工艺参数优化与试验研究

针对纳米加工中碳化钨模具表面波纹度对非球面玻璃成像性能影响的问题,通过对单点斜轴磨削中的磨削刀具振动分析和磨削理论残余误差分析,阐述磨削工艺参数对表面波纹度的影响机理。结合磨削试验对磨削工艺参数进行优化,得到理想的磨削工艺参数:主轴转速40000~45000 r/min,工件转速为200 r/min,工作台轴向进给速度为0.1 mm/min,磨削深度为0.1μm以下时,表面波纹度可达到理想的均匀交叉状态且表面波纹度wz值可控制在30 nm以内。

非球面碳化钨模具超精密斜轴磨削原理及工艺参数对面形精度影响规律

玻璃模压是一种快速大批量生产非球面光学玻璃透镜的方法,无结合剂碳化钨作为一种优异的模具材料被广泛应用于玻璃模压。碳化钨模具的表面质量直接决定了非球面光学玻璃透镜产品的品质。为了提高碳化钨非球面模具超精密磨削加工的表面质量,针对非球面碳化钨模具超精密斜轴磨削,通过分析超精密斜轴磨削原理,研究了进给距离、工件转速、进给速度和磨削深度等参数,对非球面碳化钨模具斜轴磨削面形精度的影响规律,得到了碳化钨斜轴磨削的合理工艺参数范围。最后通过磨削优化实验研究,得到了碳化钨斜轴磨削的最优工艺方案,从而完成了碳化钨模具超精密斜轴磨削实验。实验结果表明,磨削面形PV值和RMS值分别为0.279 7μm和0.041 9μm,具有良好的工程应用意义。

凸凹球面零件模具的回转展成电加工工艺

介绍了一种用于凸凹球面零件模具加工的回转展成电加工方法.该方法通过电火花加工、电解加工方法的综合应用,不但可以在各种淬过火的模具材料,甚至在硬质合金上加工出不同曲率半径的凸凹球面,而且还可达到很高的精度和好的表面粗糙度.本文主要对这一工艺的原理和加工装置进行必要的论述.

基于粘弹性球形小磨头的小口径非球面模具抛光

传统的抛光方法加工小口径非球面模具,存在工具容易干涉和面型误差补偿精度差的问题。提出一种使用粘弹性聚酯纤维布包裹球形小磨头的子孔径抛光方式,以适应小口径非球面模具的轮廓形状变化。首先,通过探究纤维布的压缩量与其不可恢复形变量和粘弹性应力的关系,确定抛光过程中纤维布的压缩形变规律,提出以纤维布的粘弹特性为基础,建立抛光压强分布模型,并结合抛光工具与模具的位姿得出合线速度分布规律,建立小磨头抛光单位时间去除函数;然后,通过单点抛光和均匀抛光实验,证明了粘弹性聚酯纤维布包裹球形小磨头的抛光方式比单独采用刚性球形小磨头抛光的效果更佳;接着使用粘弹性球形小磨头进行环带实验,探究了驻留时间、抛光压力、抛光工具转速和工件轴线速度等工艺参数对碳化钨模具的材料去除深度和表面粗糙度的影响规律,并对直径为9.7mm的回转对称非球面碳化钨模具进行面型误差补偿仿真与验证;最后,结果表明模具的面型误差仿真结果和实验补偿效果都有效收敛,面型误差PV值(Peaktovalley)从0.2087μm改善至0.0799μm,而且中心处表面粗糙度Ra由20nm降至10nm。证明了提出的基于粘弹性球形小磨头的子孔径抛光去除模型对小口径非球面模具面型精度与表面质量控制的有效性。

超精密非球面镜面模具直轴磨削的研究

研究了非球面镜面模具直轴超精密磨削技术,给出了非球面镜面模具超精密加工机理、算法原理、软硬件结构、系统实现、工艺分析及实例应用,开发了小型超精密非球面镜面加工系统SGTCAM1.0。研究结果表明,系统原理正确,加工出的非球面光学零部件形状误差在100 nm以下,表面粗糙度在5 nm以下,达到纳米级加工精度。开发的系统使用方便,成本低。

小口径非球面光学模具斜轴磨削加工试验研究

小口径非球面光学模具采用超精密斜轴磨削加工避免传统直交磨削法中砂轮轴与工件发生干涉的问题.选用碳化钨和不锈钢材料作为工件,采用斜轴磨削法,对小口径非球面光学模具磨削加工进行试验研究.结果表明:碳化钨模具获得的表面粗糙度和面形精度分别为R_a1 nm和PV 182 nm,不锈钢模具获得的表面粗糙度和面形精度分别为R_a4 nm和PV 304 nm,说明碳化钨模具的磨削效果明显优于不锈钢模具,且磨削后表面质量随工件转速、砂轮转速及砂轮粒度增加而变好,随磨削深度及进给深度增加而变差.

小口径非球面碳化钨模具的抛光工艺研究

提出了一种采用具有粘弹性特征的聚酯纤维布包裹小尺寸刚性球头作为抛光工具的抛光方法。该抛光方式所采用的抛光工具可以很好地适应小口径非球面模具的形状变化而不易发生干涉。首先,结合Preston方程推导出该抛光方法下单位时间去除函数模型;然后,将单位时间去除函数应用于小口径回转对称非球面碳化钨模具的面型修正抛光,经过补偿抛光,其面型误差PV值(Peak to valley)从1.414μm改善至0.109μm,表面粗糙度降至4.8992 nm,验证了该方法用于小口径碳化钨模具面型误差修正抛光的有效性。

一种非球面超精密单点磨削与形状误差补偿技术

随着各种小型的非球面光学零部件的广泛应用,其成型模具的制造精度要求也日趋提高。针对目前我国尚未完全掌握非球面模具的超精密磨削技术的情况,对超精密单点磨削和形状误差补偿方法进行研究。利用在位接触式的测量系统的测量数据重构实际的磨削轮廓曲线。根据实际磨削轮廓与目标轮廓之间的法向距离,求解出法向残余误差,并提出基于超精密单点斜轴磨削的形状误差补偿方法。利用超精密磨床对口径为6 mm的超硬碳化钨的非球面光学模具进行超精密磨削、在位测量与误差补偿试验,经过两次循环,其形状精度(Peak to valley,PV)从449 nm改善至182 nm。

高精度非球面制造系统控制软件的设计

根据高精度非球面制造及测量的需求,设计并实现了高精度非球面制造及测量系统的控制软件.系统基于工控PC机和Windows98操作系统,并选用Delphi6.0和VisualFortran作为开发工具.系统采用在线误差补偿加工技术,选择平面砂轮和圆弧砂轮两种加工方式,可达到加工高精度光学非球面镜的要求.

在万能铣床上车削球面装置

在光学冷加工中球面模具的精度会直接影响光学透镜的加工质量。在大批生产光学透镜中,刚性上盘模具精度要求更高,工厂都采用球面车床或由有经验的师傅在普通车床上手工车削。我厂在万能铣床上安装上车削球面装置,加工球面模具,精度高、加工方便,加工范围:

可变载频径向剪切雅敏干涉仪

基于雅敏干涉装置,提出一种新的可变载频(条纹频率可调)的径向剪切干涉仪。该干涉仪主体由两块雅敏干涉平板、两对可旋转双光楔、两个可变比例的扩束镜组成;双光楔用于调节条纹周期,以获取最佳干涉图;两扩束镜的扩束比例可变,以调节最佳剪切量。两块平板加工误差一致,同时所有光楔来源于同一楔板,参数一致,两扩束镜的性能参数也完全相同,光路对称,严格等光程。提出的干涉仪可一次性完成非球面模具的测量;并根据被测面形情况进行条纹周期和剪切量的调节,获得了最佳条纹图。最后,对球面/非球面模具表面进行了测试。结果显示:通过调节双光楔和扩束比,此干涉仪可获得较好的条纹图,为多种非球面模具的进一步高效检测提供了新的思路。