光学自由曲面铣床静动态特性研究

根据光学元件的加工工艺特点对光学自由曲面铣床进行了设计,并对光学自由曲面铣床进行了有限元(FE)建模及静动态特性分析.结果表明:在重力载荷条件下铣床原点位置时,重力平衡装置未工作时导轨直线度为0.7μm,重力平衡装置工作时导轨直线度为0.035μm,重力平衡装置未工作时丝杠直线度为2.3μm,重力平衡装置工作时丝杠直线度为0.2μm.提取了不同结构方案及材料方案光学自由曲面铣床的固有频率,振型显示影响加工精度的铣床首阶振型为第三阶,最优的动态特性设计方案为铣床Z轴电机安装在顶板上及铣床结构材料采用天然花岗岩,铣床结构材料采用天然花岗岩相比于铸铁可以显著提升铣床动态特性.

光学玻璃旋转超声端面铣削表面特性

为了提高光学玻璃元器件的整体加工效率,提出了将旋转超声端面铣削(RUFM)工艺方法应用于光学玻璃的平面加工。通过分析RUFM金刚石磨粒运动学、动力学特性,结合脆性材料压痕断裂力学理论及材料去除特性,建立了脆性材料RUFM去除模型。在此基础上,开展了RUFM和普通加工光学玻璃的对比试验。扫描电子显微镜(SEM)观察两种加工方式的表面形貌显示:RUFM以较小且均匀的贝壳状碎屑完成材料去除,具有较小的径向裂纹和侧向裂纹尺寸。亚表面损伤磁流变抛光斑点检测的结果表明:与普通加工相比,RUFM可以有效降低光学玻璃加工亚表面损伤深度。理论和试验研究表明,RUFM工艺方法是光学玻璃等脆性材料的有效加工方法。