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《湖南大学》 2017年
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小口径光学非球面模具磨削精度建模及实验研究

何博文  
【摘要】:目前,国内外对小口径非球面超精密磨削成形的误差补偿主要是通过经验来判断补偿值的,这种方法没有从理论上解释误差产生的原因,无法得出具体的误差数值。因此,对超精密磨削机床的误差理论进行系统的分析变得尤为重要。同时,非球面元件的微型超精密模具对磨削成形阶段的要求也非常高,要求磨削的面形精度PV≤200 nm。因此,精确确控制磨削成形阶段的面形精度、准确分析各项误差,是进行高精度、高效率非球面成形必须解决的难题。针对这些问题,本文针对ASP005P纳米磨床,以提高小口径非球面磨削的精度为目标,对非球面磨削的误差建模、精度分析及实验验证进行研究。主要研究内容包括以下几个方面:(1)根据ASP005P纳米磨床的结构特征,结合对该机床的误差分析结果,运用多体系统理论和位姿特征创建该机床的通用误差模型。然后,根据机床具体精度指标,并结合实际加工曲线方程,忽略模型中出现的所有二阶小量,建立基于主要误差源的实用小尺寸超精密非球面误差模型。(2)根据评定曲面形状误差的最小二乘法原理,用MATLAB软件建立各主要误差源的误差传递函数曲线,并对主要误差因素进行仿真研究。结果表明,机床x方向对刀误差和砂轮半径误差是影响工件面形精度的主要因素。然后,运用软件误差补偿理论,对主要误差因素用MATLAB软件创建误差辨识程序,反求出最优解的误差值,为机床加工精度补偿和误差分析提供理论依据。(3)基于ASP005P纳米磨床,选取理论上对面形精度影响差异很大的两组工艺参数(x方向对刀误差和y方向对刀误差)作为变量进行验证实验,通过对比实验结果与模型理论计算结果之间的差异,证明其对面形精度的影响与仿真结果是一致的,误差模型和仿真辨识结果准确可靠。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TH74

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