【摘要】：目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)小口徑非球面超精密磨削成形的誤差補(bǔ)償主要是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷補(bǔ)償值的,這種方法沒(méi)有從理論上解釋誤差產(chǎn)生的原因,無(wú)法得出具體的誤差數(shù)值。因此,對(duì)超精密磨削機(jī)床的誤差理論進(jìn)行系統(tǒng)的分析變得尤為重要。同時(shí),非球面元件的微型超精密模具對(duì)磨削成形階段的要求也非常高,要求磨削的面形精度PV≤200 nm。因此,精確確控制磨削成形階段的面形精度、準(zhǔn)確分析各項(xiàng)誤差,是進(jìn)行高精度、高效率非球面成形必須解決的難題。針對(duì)這些問(wèn)題,本文針對(duì)ASP005P納米磨床,以提高小口徑非球面磨削的精度為目標(biāo),對(duì)非球面磨削的誤差建模、精度分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證進(jìn)行研究。主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1)根據(jù)ASP005P納米磨床的結(jié)構(gòu)特征,結(jié)合對(duì)該機(jī)床的誤差分析結(jié)果,運(yùn)用多體系統(tǒng)理論和位姿特征創(chuàng)建該機(jī)床的通用誤差模型。然后,根據(jù)機(jī)床具體精度指標(biāo),并結(jié)合實(shí)際加工曲線方程,忽略模型中出現(xiàn)的所有二階小量,建立基于主要誤差源的實(shí)用小尺寸超精密非球面誤差模型。(2)根據(jù)評(píng)定曲面形狀誤差的最小二乘法原理,用MATLAB軟件建立各主要誤差源的誤差傳遞函數(shù)曲線,并對(duì)主要誤差因素進(jìn)行仿真研究。結(jié)果表明,機(jī)床x方向?qū)Φ墩`差和砂輪半徑誤差是影響工件面形精度的主要因素。然后,運(yùn)用軟件誤差補(bǔ)償理論,對(duì)主要誤差因素用MATLAB軟件創(chuàng)建誤差辨識(shí)程序,反求出最優(yōu)解的誤差值,為機(jī)床加工精度補(bǔ)償和誤差分析提供理論依據(jù)。(3)基于ASP005P納米磨床,選取理論上對(duì)面形精度影響差異很大的兩組工藝參數(shù)(x方向?qū)Φ墩`差和y方向?qū)Φ墩`差)作為變量進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型理論計(jì)算結(jié)果之間的差異,證明其對(duì)面形精度的影響與仿真結(jié)果是一致的,誤差模型和仿真辨識(shí)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
【圖文】：

設(shè)備的目標(biāo)，爭(zhēng)取早日使我國(guó)的精密與超精密加工技術(shù)達(dá)到世界一流水平。逡逑從上世紀(jì)６０年代起，很多發(fā)達(dá)國(guó)家就已經(jīng)開(kāi)始著手研宄超精密非球面加工。逡逑美國(guó)最先開(kāi)始展開(kāi)超精密加工技術(shù)方面研究（圖１．１），生產(chǎn)世界上最早的超精密金逡逑剛石刀具，其超精密技術(shù)水平一直領(lǐng)先于其他國(guó)家。此外，英國(guó)的Ｃｒａｎｆｉｅｌｄ精密逡逑工程研究所（簡(jiǎn)稱(chēng)ＣＵＰＥ）在全球制造業(yè)領(lǐng)域里也享譽(yù)盛名，它已成為超精密加工技逡逑術(shù)領(lǐng)域里頂尖水平的代表之一，被評(píng)為全世界制造行業(yè)里重要研究圣地之一（圖逡逑１．２）。相對(duì)于美國(guó)和英國(guó)，日本在超精密加工技術(shù)的研究方面起步較晚，但是它在逡逑超精密加工技術(shù)的開(kāi)展和進(jìn)步程度方面，卻是全世界發(fā)展最快的國(guó)家。日本主要逡逑研究的領(lǐng)域是民品工業(yè)應(yīng)用，它在圖象視覺(jué)、光電、聲波、辦公設(shè)備、微型電子逡逑和光學(xué)零件等方面的超精密加工技術(shù)在世界上非常先進(jìn)。另外，德國(guó)、韓國(guó)、臺(tái)逡逑灣、俄羅斯、瑞典等國(guó)家和地區(qū)在超精密加工制造方面也比較先進(jìn)［５】。逡逑圖１．１邋Ｎａｎｏｔｅｃｈ邋５００邋ＦＧ五軸聯(lián)動(dòng)超精密邐圖〗．２邋ＫＤＲＭＦ－１０００磁流變拋光實(shí)驗(yàn)機(jī)床逡逑自由曲面研磨機(jī)床（美國(guó)）逡逑我國(guó)超精密加工技術(shù)方面的研宄工作是于２０世紀(jì)８０年代初才逐漸開(kāi)展的

逑咖逡逑ｔ２％邋－：＾：＾：ｒ邋＾逡逑圖１．３國(guó)內(nèi)第一臺(tái)大型超精密加工機(jī)床逡逑（ａ）北京機(jī)床研究所研制邐（ｂ）哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制逡逑圖１．４國(guó)內(nèi)早期自主研制的其他超精密加工設(shè)備逡逑設(shè)計(jì)、制造和檢測(cè)非球面零部件時(shí)所涉及到的工序比球面零部件更多、更復(fù)逡逑雜，使得研究過(guò)程的困難加大。當(dāng)進(jìn)行高精度、大批量生產(chǎn)微小非球面零部仲時(shí)，逡逑需耍特定的微型超精密模具，而特種模具的加工對(duì)磨削成形階段的要求丨卩常高，逡逑它的面形精度普遍要求達(dá)到幾十納米以下，并且要求極小的亞表面損傷、極高的逡逑形狀精度以及納米級(jí)以上的表面粗糙度。因而如何使成形加工具有高精度和高效逡逑率的特點(diǎn)，是一項(xiàng)緊切需要解決的技術(shù)難題｜７１。逡逑對(duì)面形精度的要求不高時(shí)，成形加工一般會(huì)采取注射成型技術(shù)或模壓成型技逡逑術(shù)。當(dāng)非球面加工精度要求較高時(shí)，需經(jīng)歷磨削、研磨和拋光這三個(gè)工藝，缺一逡逑不可。但是，實(shí)際加工過(guò)程中，，研拋加工的效率比磨削加工的效率低很多，消耗逡逑的時(shí)間也長(zhǎng)很多
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TH74

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本文編號(hào)：2603071