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非球面磨削畢業設計
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摘 要
非球面光學零件可以獲得球面光學零件無可比擬的良好的成像質量，在光學系統中能夠很好的矯正多種像差，改善成像質量，提高系統鑒別能力，它能以一個或幾個非球面零件代替多個球面零件，從而簡化儀器結構，降低成本并有效的減輕儀器重量。可廣泛應用于各種現代光電子產品，幾乎在所有的工程應用領域中，無論是現代國防科技技術領域，還是普通的工業領域都有著廣泛的應用前景，開展光學玻璃非球面零件的高精密光學技術研究具有重要的理論意義和現實指導意義。
本次設計研究內容為非球曲面的超精密加工系統的研究，非球曲面的超精密加工工藝的研究。重點內容是非球曲面加工超精密磨削裝置的設計，主要為砂輪主軸裝置的選取，中心高位調機構的設計，各個運動的傳動設計以及砂輪運動軌跡的分析。在研究過程中詳細的分析了影響零件加工精度的各種主要因素并提出相應的控制措施，尤其是對非球曲面的磨削加工設備進行詳細設計，并簡要分析了非球曲面加工機床的數控及伺服控制系統等。
關鍵詞：非球曲面；超精密加工；微調機構；金剛石砂輪
Abstract
The aspheric optical parts can get good image quality, good optical system correction of various aberrations, to improve the image quality, and improve the system ability to identify it to one or several non-spherical spherical optical parts unparalleledparts instead of a number of spherical parts, thus simplifying the instrument structure, reduce costs and reduce instrument weight. It’s widely used in many realms, such as national defense, machine chemical and aviation. It’s very useful to develop the grinding theory and important practical significance to study the high precision grinding methods about the optical glass aspheric surface parts.
This article discussed in the ultra-precision grinder, the CNC operation program,and the aspheric surface optics parts’ grinding craft. The center height micro-adjusting mechanism and the drive system. In the process of the research, we analysis it detailed that the main factor influence the process precision of the parts, and make something to solve it, especially for the precision grinding equipments, and analysis it simplify for the precision machine tool for aspheric surface optics parts and the servo-control system and the other technology.
Key words: the aspheric surface; ultra-precision machining; the micro-adjusting mechanism; diamond wheel
目 錄
摘要 I
目錄 III
第1章 緒論 1
1.1非球面加工的優點和意義 1
1.2非球曲面研究概述 1
1.2.1 非球面的定義 1
1.2.2 非球面應用領域 2
1.2.3 非球曲面加工技術近年來發展概況 2
1.2.4 非球曲面加工的發展趨勢和研究方向 4
1.3 非球面光學零件材料及其加工方法 4
1.3.1 計算機數控單點金剛石技術（SPDT） 5
1.3.2 超精密磨削技術 5
1.3.3 計算機控制光學表面成型（CCOS）技術 5
1.3.4 光學玻璃模壓成型技術 6
1.3.5 光學塑料成型技術 6
1.3.6 其他非球面加工技術 6
1.4非球面精密磨削加工理論 6
1.4.1 微量加工理論 7
1.4.2 脆性材料的延性域磨削 8
第2章 超精密非球面加工方案選擇及誤差分析 10
2.1 超精密非球曲面磨床的總體布局 10
2.1.1 空氣主軸系統 10
2.1.2 伺服進給系統 11
2.1.3 微位移測量系統 11
2.1.4 中心高微調系統 11
2.1.5 數控系統 11
2.2 非球曲面磨削方案的確定 12
2.2.1加工零件的技術參數 13
2.2.2 非球曲面磨削方案確定 13
2.3 加工誤差分析 14
2.3.1 中心高微調機構對零件加工精度的影響 15
2.3.2 在X軸上砂輪安裝誤差對零件加工精度的影響 17
2.3.3 砂輪半徑誤差對零件加工精度的影響 18
2.3.4 及 綜合作用時對零件面形精度的影響 19
第3章 非球面磨削裝置設計 21
3.1 超精密加工的關鍵技術 21
3.1.1 超精密主軸 21
3.1.2 超精密導軌 21
3.1.3 傳動系統 22
3.1.4 超精密刀具 22
3.1.5 超精密加工其他技術 23
3.2 傳動系統設計 23
3.2.1 磨削參數的計算 23
3.2.2 導軌的整體設計 24
3.2.3 傳動參數的計算 25
3.3 磨削系統設計 25
3.3.1 系統結構設計 26
3.3.1 中心高微調機構設計 27
3.3.2 砂輪主軸的選擇 28
結 論 31
致 謝 32
參考文獻 33
CONTENTS
Abstract I
CONTENTS III
Capter 1 Introduction 1
1.1 The meaning of the processing of aspheric surface 1
1.2 The introuduction of the aspheric surface’s research 1
1.2.1 Definition of aspheric surface 1
1.2.2 Application of aspheric surface 2
1.2.3 The development of aspheric surface in recent years 2
1.2.4 Aspheric pricesssing trends and research directions 4
1.3 The parts’ material and the processing method 4
1.3.1 Computer-controlled single-point diamond technology（SPDT） 5
1.3.2 Ultra-precision grinding technology 5
1.3.3 Computer Controlled Optical Surfacing（CCOS） 5
1.3.4 Optical glass compression molding technology 6
1.3.5Optical plastic molding technology 6
1.3.6 Other processing technology 6
1.4Aspheric surface precision grinding theory 6
1.4.1 Trace processing theory 8
1.4.2 Ductile-regime grinding of brittle materials 8
Capter 2 Ultra-precision aspheric processing alternatives and error analysis 10
2.1 Ultra precision aspherical surface grinding machine layout 10
2.1.1 Air spindle system 10
2.1.2 Servo feed system 11
2.1.3 Micro-displacement measurement system 11
2.1.4 Center high tuning system 11
2.1.5 Numerical control system 11
2.2 Aspherical surface grinding scheme 12
2.2.1 Processing part of the technical parameters 13
2.2.2 Aspherical surface grinding scheme 13
2.3 Processing error analysis 14
2.3.1 Center high fine-tuning mechanism on the impact of cutting accuracy 15
2.3.2 In the X axis on the wheel on the impact of cutting accuracy 17
2.3.3 Wheel radius error on the part of machining precision 18
2.3.4 Both and on the part 19
Capter3 Aspheric tooling design 21
3.1 Ultra-precision machining technology 21
3.1.1 Ultra-precision spindle 21
3.1.2 Ultra-precision guide 21
3.1.3 Drive system 22
3.1.4 Ultra-precision cutter 22
3.1.5 Other technology 23
3.2 Transmission System Designing 23
3.2.1 Grinding parameters 23
3.2.2 The overall design of the Rails 24
3.2.3 Calculation of transmission parameters 25
3.3 Grinding systems design 25
3.3.1 System architecture design 26
3.3.1 Center high micro-adjusting mechanism design 27
3.3.2 Wheel spindle design 28
Conclusion 31
Thanks 32
References 33 ...
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