非球面件数控研抛力、研抛工具位置和姿态解耦技术

为解决非球面自动研抛系统中普遍存在的研抛力-研抛工具的位置-研抛工具的姿态(以下简称力-位-姿)相互耦合问题,提出一种基于磁流变力矩伺服装置(MRT)的非球面数控研抛力-位-姿解耦技术。基于Hertz接触理论和摩擦学原理,分析研抛过程中的力-位-姿耦合机理,建立了耦合模型。阐述基于MRT的数控研抛力-位-姿解耦原理,开发相应的实验研究系统,建立系统研抛力模型。规划了研抛工具的路径。试验得到0.025μm粗糙度的镜面表面。试验表明该技术能独立、主动、实时地控制研抛过程中的研抛力、研抛工具的位置和姿态。

基于磁流变技术的非球面柔顺数控研抛工具研究

针对目前磁流变抛光成本高、抛光力控制复杂的问题,开发了一种新的基于磁流变技术的非球面柔顺数控研抛工具系统,由磁流变阻尼器(MRD)控制研抛过程中的研抛力,由数控车床控制研抛工具位置。介绍了工具系统的组成,阐明了基于MRD的研抛原理,分析了研抛工具与非球面工件之间的接触力及其动态传递过程,建立了研抛力模型和工具系统动态模型,并进行了参数辨识和仿真研究,得到了系统的传递函数的和PID控制器的相关参数,最后进行了系统动态性能和研抛实验验证,实验结果表明,开发的研抛工具系统,具有较好的响应特性,可以实时控制研抛过程中的研抛力,可获得表面粗糙度Ra=0.028μm的非球面镜面表面。

基于力控制的机器人柔性研抛加工系统搭建

为了实现曲面的自动化柔性研抛光整加工,研发了一套基于力控制的机器人柔性自动研抛曲面加工系统。整套系统结构平台主要由工业机器人及运动控制器、力/力矩六维传感器、柔性研抛工具、控制计算机和空气压缩机等组成,并简要介绍了系统之间的通讯方式及通信协议。设计了一款新的机器人末端柔性研抛工具,该工具能够模仿手工研抛加工,克服了机器人刚度与柔性之间的矛盾。整套系统实现了基于力控制的研抛光整加工,保证了在加工过程中切削力的平稳,提高了加工质量。

5自由度混联式自由曲面研抛机床的运动学分析(二)——运动学逆解

以5自由度混联式自由曲面研抛机床的运动学正解分析为基础,对其运动学逆解问题展开了相关探讨。提出了用以限定工具研抛姿态的工艺条件和运动条件,分别给出了机床四类灵活程度工作空间中工具研抛姿态的确定方法。为后继的插补运动控制奠定了基础。

非球面数控气囊研抛技术研究

针对目前气囊研抛方法中研抛力控制精度不高的问题,提出一种新的非球面精密气囊数控研抛方法,由磁流变力矩伺服器(MRTS)对气囊与非球面之间的研抛力进行独立控制,由数控车床对气囊研抛工具进行位移伺服控制。基于这一技术,介绍了气囊数控研抛系统的组成,阐明了基于MRTS的研抛原理,分析了气囊研抛工具与非球面工件之间的接触力,建立了研抛力模型,对气囊研抛工具的研抛路径进行了规划,在此基础上,进行了实验研究。实验结果表明,提出的方法可以实时有效控制气囊研抛过程中的研抛力,得到表面粗糙度Ra≤0.03μm的非球面镜面表面,实现了非球面精密、超精密加工。

CCOS边缘效应的小研抛盘修形修正方法

计算机控制光学表面技术(Computer Controlled Optical Surfacing,CCOS)是加工离轴非球面的一项重要技术。小磨头抛光的边缘效应严重制约CCOS技术的加工精度和加工效率。在获得影响边缘效应的关键参数后,结合残余误差等高线的路径规划,对CCOS产生的边缘效应产生的翘边现象进行修正;通过对一块体育场形离轴非球面的加工,获得了全口径光学测量数据,为后续精加工提供面形基础。