具有公自转运动模式的高效轮式抛光工具设计

为了提高光学加工效率,缩短大口径光学元件制造周期,本文提出了一种具有公自转运动模式的新型高效抛光方式,对其结构、工作原理以及去除特性进行了研究。首先,介绍了公自转抛光装置机械结构及工作原理。接着,根据Hertz接触理论和Preston方程进行了去除函数建模,讨论了不同转速比情况下的去除函数形状。然后,根据理论模型进行了去除函数实验、工艺参数实验以及稳定性实验,研究了压入深度、转速等工艺参数对去除结果的影响。最后,进行了200 mm口径SiC工件的仿真加工。实验结果表明:在2 mm压入深度、200 rpm转速情况下,去除区域直径为19.23 mm,体去除率达到0.197 mm^3/min,去除效率高于同等去除区域大小的传统小磨头加工方式;仿真加工结果表明:SiC仿真镜经过3.7 h加工,面形从3.008λPV,0.553λRMS提高到0.065λPV,0.005λRMS,收敛效率为达到98.18%。

工业机器人轮式抛光技术研究

本文结合机器人控制和轮式抛光技术的优点,开展了轮式技术研究。运用数值仿真模拟其抛光加工,论证了轮式抛光工具在精密元件抛光过程中的可行性;设计了可在机器人末端安装的轮式抛光工具,分析机器人轮式抛光控制逻辑和控制框架,建立基于轨迹和驻留时间的机器人抛光控制模型;开展机器人轮式抛光单点去除特性和环带去除特性性能测试实验,确定机器人轮式抛光工艺参数,实现样件表面整体自动研抛加工,面形误差由初始值PV:2.357λ,RMS:0.565λ,收敛到PV:1.431λ,RMS:0.242λ,初步达到预期的去除效果。研究表明,工业机器人轮式抛光方法是一种有效的表面抛光方法,在中高精度飞非球面元件的抛光中具有很大的潜力。

一种中小口径非球面元件数控抛光技术

基于自主设计研制的FSGJ 3 型非球面数控加工中心,针对口径φ108 mm凸非球面透镜(曲率半径R=318 mm,k=-3),研究了非球面粗抛光工艺、精抛光工艺、抛光设备、磨料以及相关工艺参数,提出了规范的中小口径非球面加工的工艺方法和新型轮式抛光技术,实现了中小口径非球面元件的数控快速精密铣磨成型,且保证了光学零件具有较高的面形精度。抛光后元件面形精度达到0.306λ(PV)、0.028λ(RMS) (λ=0.632 8μm)。满足了在光学系统中使用非球面零件,明显改善像质,提高光学特性,减少光学零件数目,从而简化系统结构,减小系统体积,减轻系统质量的目的。

压气机叶片安装板内侧面自动化磨抛加工

针对压气机叶片安装板的自动化磨抛加工,基于北航提出的自动化磨抛加工工艺开展了应用研究。结合叶片安装板区域复杂曲面或结构特点,通过对磨抛轮的粒度优选、磨抛过程的优化以及接触压力的调整,实现了磨抛精度及表面粗糙度符合设计要求的攻关目标。试验结果表明:磨抛后表面粗糙度Ra在0.4μm以下,去除量在0.03mm以内,实现了替代手工磨抛的目的。在磨抛效率上也实现了与多台数控铣的节拍匹配,在200件叶片试制过程中磨抛工艺系统稳定,拟将该技术广泛推广应用于压气机叶片的研制和生产中。