基于FTS的非轴对称微结构表面超精密切削系统研究

介绍了基于快速伺服刀架(FTS)的微结构表面超精密金刚石车削加工系统,并利用该系统成功实现了典型非轴对称结构正弦网格表面的加工。作为FTS的驱动元部件,压电陶瓷微位移驱动器的迟滞、蠕变非线性特性大大影响了系统的动态性能与加工精度。因此,建立了基于拓展输入空间法的FTS神经网络逆模型,并结合PID反馈控制,实现了FTS的闭环控制。实验结果表明,该控制策略可以有效提高FTS的动态性能,其跟踪误差小于150 nm,为微结构表面的加工提供了可靠的保证。     

面向CPV的聚光透镜制造装备设计技术研究

太阳能光伏发电作为太阳能利用中最具发展前景的技术已被广泛应用,其中由聚光透镜构成聚光器是光学系统中的关键部件,从而开展面向CPV的聚光透镜制造装备设计是实现太阳能光伏发电的基础。为此从复杂微结构大口径光学元件(菲涅尔透镜)结构及其表面微结构几何特征尺寸,分析得到超精密加工机床的技术要求。通过对装备功能构架的设计,获得超精密立式车床的总体构成,再分别对装备中床身、导轨、主轴、刀架等进行分析,获得满足菲涅尔透镜加工精度要求的超精密加工机床。     

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45 nm、形状精度约为0.65 µm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。     

两自由度FTS的模糊滑模变结构控制

本文描述了一种新型两自由度FTS的控制方法。根据已有两自由度FTS的动力学数学模型,设计了模糊滑模变结构控制方法对两自由度FTS进行运动控制。文章中详细介绍了模糊滑模变结构控制算法中滑模面的设计和切换函数的设计。分析了针对传统滑模变结构控制的抖振问题而引入模糊控制方法构建滑模变结构控制切换函数的优点。最后,利用仿真软件对所设计的模糊滑模变结构控制方法在两自由度FTS控制中的应用进行了仿真,结果表明本文设计的控制算法较好的实现了控制目标。     

菲涅耳透镜

菲涅耳透镜俗称螺纹透镜。其基本原理是将普通的透镜分割为众多小棱镜,再展成平面而成。菲涅耳透镜加工技术包括超精加工、微机精密控制、天然金刚石刃磨、光学塑料精密成型等多项技术。此种透镜的材料采用光学塑料,因此,菲涅耳透镜具有体积小、重量轻、成     

微结构自由曲面的超精密单点金刚石切削技术概述

回顾了超精密加工技术的发展,主要包括超精密加工设备的开发历程,以及超精密单点金刚石切削技术基础,并对微工程技术作一简要介绍;重点论述微结构自由曲面的微纳切削技术,包括单点金刚石车削(Single point diamond turning, SPDT),快刀伺服加工(Fast tool servo, FTS),金刚石微凿切(Diamond micro chiseling, DMC),光栅铣削等技术。指出微结构自由曲面测量领域面临的挑战和存在的问题,包括接触式测量和非接触式测量。通过几个典型微结构自由曲面的加工及测量的应用进行举例说明;最后介绍我国在超精密加工机床领域内的研制情况,展望了超精密切削技术未来发展趋势。     

正弦波微结构的超精密加工技术研究

阐述了同轴调制正弦波微结构的加工原理。结合试验分析讨论了刀具刀尖圆弧半径、被加工材料、切削液等切削条件与主轴转速和刀具进给速度等切削用量对金刚石超精密切削加工后的微结构功能表面的影响。为复杂微结构的金刚石超精密加X-技术研究积累了一定经验。     

超精密数控立式车床

一种用于加工高精度菲涅尔透镜阴模和阳模的超精密数控立式车床———NJ K0 2 3超精密数控立式车床 ,近期在成都宁江机床集团试制成功。由于菲涅尔模板制造技术的高精度加工要求 ,目前世界上只有日本、德国、丹麦等少数国家生产。而宁江机床集团此次取得的技术成果填补了该机床国内生产的空白。该机床采用高精度气浮主轴 ,用花岗岩做主要基础件 ,真空吸盘夹持零件 ,采用低温冷风技术和真空吸尘排屑技术等多项国内外超精密高新加工技术 ,为背投彩电的屏幕制造提供了理想的加工设备。宁江集团研制成功的超精密数控立式车床获得了用户“中国…     

表面微观V形槽的超精密加工技术研究

表面微观V形槽是一种常见的微结构形式,应用广泛,加工精度要求高。对表面微观V形槽的超精密加工技术进行了研究,应用单点金刚石切削,分析刀具角度、切削参数、装夹方式、冷却润滑条件、进刀轨迹等影响加工质量的因素,并通过切削试验进行验证。通过试验,在平面和曲面上分别加工出了高精度表面微观V形槽,实现了微结构的超精密加工。     

基于图像处理反求法的微结构FTS超精密加工

微结构的超精密加工技术是一项前沿先进制造技术。复杂的结构设计和数控化编程对于创成设计加工来说是必要的,但是反求法复制加工更有现实意义和应用价值。通过将图片上的彩色(黑白)图像进行识别处理,经过数据转换和设定即可实现图片图像上所反映的微结构信息,并转化成数控加工程序从而输入到超精密机床的数控加工系统并过FTS单点金刚石车削加工实现光学级别的微结构加工。最后在Precitech超精密车削机床上进行了校徽微结构的典型加工验证,证明了该方法的可行性和有效性。