复杂光学曲面慢刀伺服超精密车削技术研究.doc
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复杂光学曲面慢刀伺服超精密车削技术研究,自由曲面光学元件具有许多优异的光学性能，越来越多地应用到现代光学系统设计中。而自由曲面光学元件制造的复杂性和不确定性是制约其应用的瓶颈之一。慢刀伺服单点金刚石车削是一种可以加工很高精度自由曲面光学表面或非回转对称光学曲面的新技术。机床伺服执行能力是自由曲面能否加工的基本条件。金刚石刀具几何参数的选择、刀具路径规划及刀具...
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自由曲面光学元件具有许多优异的光学性能，越来越多地应用到现代光学系统设计中。而自由曲面光学元件制造的复杂性和不确定性是制约其应用的瓶颈之一。慢刀伺服单点金刚石车削是一种可以加工很高精度自由曲面光学表面或非回转对称光学曲面的新技术。机床伺服执行能力是自由曲面能否加工的基本条件。金刚石刀具几何参数的选择、刀具路径规划及刀具半径补偿是确保加工精度的关键。在理论上，对伺服执行能力进行了分析；发展了基于曲面特性分析的刀具参数确定方法；研究了稳定 X 轴的刀具圆弧半径补偿及刀具路径生成技术。使用慢刀伺服技术加工了多种典型的自由曲面光学元件，取得了较好的结果。
慢刀伺服和快刀伺服车削是2种近年发展比较快的超精密加工技术，这2种技术均能显著提高微结构阵列和自由曲面光学器件的加工效率。
慢刀伺服车削是对车床主轴与Z轴均进行控制，使机床主轴变成位置可控的C轴，机床的X、Z、C三轴在空间构成了柱坐标系，同时，高性能和高编程分辨率的数控系统将复杂面形零件的三维笛卡尔坐标转化为极坐标，并对所有运动轴发送插补进给指令，精确协调主轴和刀具的相对运动，实现对复杂面形零件的车削加工。慢刀伺服车削Z轴和X轴往往同时作正弦往复运动，需要多轴插补联动。
The inclusion of freeform elements in an optical system provides opportunities for numerous improvements in performance. However, designers are reluctant to utilize freeform surfaces due to the complexity and uncertainty of their fabrication. Single diamond turning is a novel machining process capable of generating freeform optical surfaces or rotational non-symmetric surfaces at high levels of accuracy. In order to achieve good results with this technology some key parameters need to be satisfied. These parameters include tool geometry, tool path generation, tool radius correction,and servo system performance. The servo capacity of slow-tool-servo machine is analysed, and a method to
慢刀伺服和快刀伺服车削是2种近年发展比较快的超精密加工技术，这2种技术均能显著提高微结构阵列和自由曲面光学器件的加工效率。
慢刀伺服车削是对车床主轴与Z轴均进行控制，使机床主轴变成位置可控的C轴，机床的X、Z、C三轴在空间构成了柱坐标系，同时，高性能和高编程分辨率的数控系统将复杂面形零件的三维笛卡尔坐标转化为极坐标，并对所有运动轴发送插补进给指令，精确协调主轴和刀具的相对运动，实现对复杂面形零件的车削加工。慢刀伺服车削Z轴和X轴往往同时作正弦往复运动，需要多轴插补联动。
The inclusion of freeform elements in an optical system provides opportunities for numerous improvements in performance. However, designers are reluctant to utilize freeform surfaces due to the complexity and uncertainty of their fabrication. Single diamond turning is a novel machining process capable of generating freeform optical surfaces or rotational non-symmetric surfaces at high levels of accuracy. In order to achieve good results with this technology some key parameters need to be satisfied. These parameters include tool geometry, tool path generation, tool radius correction,and servo system performance. The servo capacity of slow-tool-servo machine is analysed, and a method to
