精密金刚石砂轮的制造、修整及其磨削机理研究进展

精密金刚石砂轮被广泛应用于各种硬脆性材料,如石材、玻璃、陶瓷、磁性材料、半导体材料等各种晶体材料的精密加工。精密金刚石砂轮的制造及其加工各种硬脆材料的磨削机理受到广泛的关注。文章综述了精密金刚石砂轮的制造、修整和磨削机理的研究状况。

超精密金刚石刀具研磨技术的研究

超精密金刚石刀具的两个基本精度要求是刀刃轮廓精度和刃口半径。金刚石晶体的定向和晶面选择是超精密金刚石刀具研磨技术的基础 ,而磨削速率、压力、研磨盘和研磨粉等则是影响研磨效率和研磨质量的几个主要工艺因素 ,本文分别对金刚石的晶体定向和晶面选择方法进行了简要介绍 ,并对影响研磨效率和研磨质量的几个主要工艺因素进行了实验研究 ;同时对研磨的刀具进行了切削加工实验 。

基于指数分布论域模糊PID的超精密金刚石车床导轨运动控制

针对传统PID控制难以适应超精密加工中存在多种非线性扰动的问题,通过MATLAB/Simulink仿真对比了PID参数对超精密金刚石车床导轨阶跃响应的影响规律,提出了一种模糊PID论域优化方法,并将优化后得到的指数分布论域模糊PID控制方法应用于车床导轨的控制。仿真结果表明,相比传统的定参数PID控制,指数分布论域模糊PID控制方法使系统响应速度变快,表现出更优的控制效果。

电子雕刻机用的精密金刚石刀具

我国的彩色印刷制版行业从80年代末开始逐渐都采用进口的电子雕刻机,由计算机控制按照设计好的彩色图样自动分色,自动雕版.引进的机型主要来自于美国和德国.所用刀具都是金刚石刀具,根据刀具在工作中的作用有两类:

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。

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。

精密金刚石线锯，金刚石磨粒单层固定砂轮

金刚石·CBN工具广泛用于半导体、电子零件、光学零件、工具、玻璃、陶瓷等的加工。在电子、半导体行业，随着数字家电和液晶·PDP（等离子体显示面板）的市场发展，致力于环境改善的加工技术和高精度的超精加工的研究越发活跃。另外，在汽车制造行业对高精度高效率加工的技术革新不断取得进展。

半导体工业硅材料加工用金刚石工具的发展

随着我国半导体工业集成电路(IC)业的快速发展,硅材料加工用金刚石工具具有巨大的潜在市场。作者简介了半导体加工中使用的各种金刚石工具:其中包括:单晶硅晶锭的裁切与整圆、晶圆线切割、倒圆磨边、磨削、CMP修整器、背面减薄与划片及其最新发展。详细介绍了各种不同类型CMP修整器及其完善与发展。建议应积极研发我国半导体工业硅材料加工用金刚石工具。

大型光学非球面零件超精密切削新方法

超精密切削加工机床的刀具进给一般采用直线导轨实现,分析并提出以刀具的旋转运动代替直线进给运动方式,实施轴向与径向进给,并通过控制车刀的微进给量实现非球面的超精密加工.通过二次曲面曲率分析,给出避免产生过切的非球面最接近球面的求解方法;构建了车刀微进给系统进给的几何模型.计算机模拟表明:该加工方法可以提高大型非球面加工精度,并且制造同等精度设备难度小、成本低,结构紧凑、刚性变形小,可提高生产效率.

微小光学零件超精密加工方法概述

随着现代科学技术的发展,微小光学零件的需求量不断增大,因此针对微小光学零件加工方法的研究也越来越多。介绍超精密金刚石车削、超精密磨削、磁射流抛光和磨料液体射流抛光在微小光学零件加工中的应用。

多模调制曲面超精密加工轨迹优化技术

研究了采用单点金刚石超精密车削加工技术(SPDT)加工多模调制曲面过程中的刀具轨迹优化方法,首先,分析了SPDT方法加工多模调制曲面的基本原理;其次,理论分析了平行弦双圆弧插补算法的基本原理,推导了插补误差计算公式。在此基础上,提出采用插补步长伸缩变化方式实现了插补误差的动态控制,并获得了完整的插补计算公式;最后,采用Matlab软件对该插补算法进行了实例仿真分析,并分别与直线插补算法和固定步长双圆弧插补算法进行了对比分析,结果表明,该方法能在保证插补允差的前提下最大程度的减少插补区间数,从而有助于提高加工效率和延长刀具寿命。该方法在调制靶金属模板的制备中获得了广泛应用。

非球面金属反射镜在红外热成像系统中的应用研究

介绍了非球面金属反射镜在空间和军用光学红外热成像系统中的应用,系统的工作波段为3.7μm～4.8μm,环境温度变化范围-30℃～+45℃。阐述了金属反射镜的设计,包括反射镜材料的选择,反射镜结构的选择,分析了影响金属反射镜面型精度的因素。同时给出了金属反射镜有限元分析模型。系统经外场实际测试的结果表明,使用了金属反射镜的红外热成像系统达到了光学系统的设计指标。

音圈电机驱动的快刀伺服系统性能测试

研发了一种新的音圈电机驱动的超精密快刀伺服系统,行程达到30mm,最大加速度为920m/s2。通过实验手段获得系统的运动模型,用于控制器的设计。针对一类典型的光学复杂结构曲面-微小透镜阵列进行加工,并对加工结果进行测试与分析。测试结果表明,所研发的快刀伺服系统达到了加工技术要求,为该系统在实际加工中更广泛的应用打下了基础。

光栅刻划机直线度误差补偿的研究

中阶梯光栅是一种特殊的衍射光栅,它以高的衍射级次和大的衍射角来工作,具有高分辨率、全波闪耀等特性。已广泛应用于高端光谱仪器之中,极大地促进了航天航空、天文、医疗、军事、环境等尖端科技的发展。但是专业的刻划系统需要定制,价格昂贵。使用已成熟的超精密加工设备来加工中阶梯光栅,可以大大降低中阶梯光栅母版的制备成本。超精密单点金刚石车床制备中阶梯光栅时,系统直线度不好,存在较大的累积误差,导致中阶梯光栅衍射波前较差,达不到制备要求。为了减小超精密单点金刚石车床固有的直线度误差,对超精密单点金刚石车床进行了误差补偿。首先,以累积误差曲线为依据进行第一次补偿。实验结果表明,当补偿系数为0.75~0.85时,此时衍射波前的PV(峰谷值)值在约400 nm,一次直线度补偿效果到达极限。然后,以闪耀级的衍射波前曲线为依据进行第二次直线度补偿,二次补偿后的衍射波前PV值为约83 nm。补偿后的结果表明衍射波前得到大幅改善,有利于提高所制备光栅的质量,在光栅实际刻划中具有指导作用。