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精密磨床研究的主要內(nèi)容

發(fā)布時(shí)間：2019-08-14

從 60 年代開(kāi)始，美國(guó)率先研究開(kāi)發(fā)超精密加工技術(shù)，旨在開(kāi)發(fā)制造軍事、宇宙等領(lǐng)域需要的特殊光學(xué)零件的超精密加工技術(shù)的發(fā)展。高精密數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)，非球面光學(xué)零件的加工技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。隨著電子、航空、天文、激光核聚變，光通訊軍事技術(shù)的發(fā)展需要，很多光學(xué)儀器都采用了非球面光學(xué)零件。自從 CCOS 技術(shù)（簡(jiǎn)稱“計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成型技術(shù)”）問(wèn)世以來(lái)，世界上以美國(guó)為首的一些發(fā)達(dá)國(guó)家相繼投入了大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行了深入研究，檢測(cè)、控制手段和精度得到了極大的改善和提高，在中大口徑非球面光學(xué)元件加工領(lǐng)域上應(yīng)用越來(lái)越廣。目前，隨著精密制造設(shè)備的發(fā)展，國(guó)外非球面加工工藝日趨完善，高效磨削技術(shù)、快速拋光技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制精密拋光技術(shù)，構(gòu)成了中大口徑玻璃光學(xué)元件一套完整的實(shí)用化的加工工藝技術(shù)，滿足了玻璃非球面加工技術(shù)的需求。相對(duì)于國(guó)外種類繁多、性能優(yōu)異的非球

面加工和檢測(cè)技術(shù)，我國(guó)這兩個(gè)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)和應(yīng)用顯得非常薄弱。雖然國(guó)內(nèi)有關(guān)科研院所進(jìn)行了非球面加工單項(xiàng)技術(shù)開(kāi)發(fā)，并取得了一些成果，個(gè)別技術(shù)已掌握并應(yīng)用于生產(chǎn)中，但從整體工藝技術(shù)上衡量，我國(guó)非球面加工技術(shù)仍處于起步階段，中大口徑光學(xué)元件整體制造工藝技術(shù)水平與國(guó)外相比也有很大差距，加工精度低，周期長(zhǎng)。

本專題針對(duì)目前軍用光學(xué)系統(tǒng)對(duì)大口徑光學(xué)非球面元件的需求，研制高精度、高效率的非球面磨削加工技術(shù)，采用金剛石砂輪平行磨削的方法加工口徑在 0.5 m 以內(nèi)的光學(xué)非球面，以期解決在目前光學(xué)非球面制造中加工精度很難保證和加工效率低的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)大口徑非球面光學(xué)零件的制造。所需研究的核心技術(shù)包含：非球面加工精密磨床的研制；金剛石砂輪的修形，休整技術(shù)；非球面平面加工軌跡設(shè)計(jì)及加工控制技術(shù)；表面誤差在線測(cè)量數(shù)據(jù)處理及表面精度評(píng)價(jià)技術(shù)；非球面補(bǔ)償加工技術(shù)。

為保證非球面加工精密磨床的精度，需要有限元方法對(duì)磨床床身進(jìn)行分析。通過(guò)ANSYS 對(duì)其各支點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行分析，確定最佳支點(diǎn)和支撐狀態(tài)的應(yīng)力變化，從而使磨床精度更高。對(duì)磨床進(jìn)行模態(tài)分析，防止共振發(fā)生。對(duì)磨床床身的平面度，導(dǎo)軌的直線度進(jìn)行測(cè)量，提出了影響機(jī)床精度的合理化措施。

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