基于三维形貌仿真的超精密飞切加工表面质量影响因素分析

在超精密飞切加工中,加工表面的三维形貌特征主要包括粗糙度、波纹度和面形,不同的三维形貌特征受到不同表面质量因素的影响.为了研究不同因素对表面质量的影响情况,首先对超精密飞切加工过程中的影响因素进行了分析;然后,基于刀刃复印的原则,建立了一种超精密飞切加工表面三维形貌的仿真模型;最后,基于该模型,对工艺参数及刀具-工件的相对振动等主要因素的影响规律进行了分析,获得了加工表面主要空间频率与相对振动频率之间的关系.

主轴回转误差引入飞切加工表面微波纹的形成机理与解决方案

为分析超精密飞切机床加工表面微波纹的形成机理,研究了主轴回转误差信息提取与表面形貌仿真技术,获取微波纹误差来源并研究解决方案。首先,在超精密飞切机床主轴上搭载五通道在线电容位移检测系统,并对采集到的信号进行误差分析提取。然后,建立飞切加工表面微观形貌三维仿真模型,仿真分析主轴误差引入的加工表面微波纹,并与表面检测结果比对确定误差来源。最后,通过调整主轴电机控制系统抑制该误差。三维仿真和实测结果相吻合,证实超精密飞切机床主轴转速波动导致的回转误差造成了工件表面1 Hz左右的规律性条纹,对主轴转速控制系统进行数字化改造后,基本消除了该因素导致的表面微波纹,表面粗糙度从5 nm以上抑制到2 nm左右,PV值优于10 nm。超精密飞切机床主轴转速波动会对飞切加工表面微观形貌以及表面粗糙度产生显著影响,需至少控制在0.5 r/min以内。