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《厦门理工学院》 2017年
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曲面透镜阵列金刚石快刀伺服加工系统及实验研究

江俊  
【摘要】:透镜阵列是由一系列孔径尺寸相同的透镜、在基面上按照一定的分布规律排列而成,应用于光通讯、光传感、光信息、光伏、光显示与汽车照明等系统。由于装备和工艺的限制,透镜阵列的制作加工技术一直都是人们面临一项技术难题。特别是透镜阵列的应用逐渐由平面透镜阵列向曲面透镜阵列的方向发展,传统的平面透镜阵列的超精密加工技术已经无法满足曲面透镜阵列制备的工艺需求。本文的研究工作就是基于以上背景提出的,以典型的凹球面透镜阵列为研究对象,首先在传统金刚石快刀伺服车削平台的基础上增加旋转B轴,并采用压电陶瓷驱动的高频微进给装置作为快刀伺服模块,然后规划和优化曲面透镜阵列快刀伺服加工的刀具轨迹,最后利用搭建加工平台基于B轴旋转走刀的方式实现曲面透镜阵列的加工实验。论文的主要内容包括:(1)快刀伺服加工平台的搭建:考虑曲面透镜阵列加工的特殊要求,对比平面透镜阵列快刀伺服加工的进刀方式,提出了采用旋转走刀代替直线走刀实现曲面基底透镜阵列的超精密快刀伺服加工。在原有快刀伺服加工机床的基础上增加旋转B轴,合理选择各轴驱动及支承形式,完成曲面透镜阵列快刀伺服加工平台的软硬件及控制系统搭建。(2)快刀伺服加工的刀具轨迹规划及优化:阐述刀具轨迹规划的一般流程,根据曲面透镜阵列的三维数学模型,综合进刀方式、切削工艺参数、刀尖圆弧半径补偿以及刀触点与刀位点位置关系等因素,分析刀具轨迹在实际加工中的分配方法;同时,根据刀具轨迹过渡区域对工件轮廓尺寸精度的影响,对过渡区域内的刀具轨迹进行了优化改进,并进行了加工形貌的仿真分析。(3)加工平台测试及加工实验研究:调试并完成加工平台的搭建,对加工平台的各直线轴、回转轴进行精度及性能测试;然后进行不同材料的实物加工试验,完成了铝合金及有机玻璃的曲面透镜阵列的实际加工,对加工零件进行了基本的精度和表面质量检测以及光学性能检测,实验结果验证了整个加工系统及所提加工方法的可行性,为后续的深入研究工作打下了良好的基础。
【学位授予单位】:厦门理工学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TH74

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