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压电陶瓷驱动的超精密快速车削加工关键技术研究

作　者: 杨海宽
导　师: 戴一帆
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 机械工程
关键词: 快刀伺服压电陶瓷柔性铰链复杂面形路径规划
分类号: TG51
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 115次
引　用: 6次
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内容摘要

近年来,微透镜阵列、全息透镜、衍射光学元件和梯度折射率透镜等新型复杂形面或微结构光学元件在军事和民用领域的应用越来越广泛。对于这类具有面形复杂的光学元件,传统加工方法很难满足性能要求。压电陶瓷驱动的快速车削加工系统具有高频响、高精度、高刚度的特点,很适于复杂面形及微小结构光学元件的高效优质加工。本文针对压电陶瓷驱动的快速车削伺服系统,在加工装置研制、工艺分析、性能测试与评价等方面进行了深入研究,主要内容如下:1)针对压电陶瓷驱动快刀伺服系统的特点,结合课题目标,对其进行了指标分析,并对核心部分——快速进刀装置进行了设计、研制;2)搭建了一套快刀加工系统,对其进行了整体性能测试,并对系统模型进行了参数辨识;测试结果表明,所研制的快刀系统能够满足加工要求;3)根据快速车削加工的表面形成原理,对刀具路径进行了合理规划,提出了加工过程中刀具路径的计算方法,并对该方法形成的复杂形貌进行了仿真分析,为复杂面形零件的加工实验奠定了基础;4)针对四类典型的复杂面形试件进行了快刀加工试验,对加工试件进行了表面质量的测试和评价,在此基础上分析了误差成因。

全文目录

摘要  11-12
ABSTRACT  12-13
第一章绪论  13-22
  1.1 课题的来源及意义  13-14
    1.1.1 课题的来源  13
    1.1.2 课题研究的背景和意义  13-14
  1.2 国内外研究现状  14-20
    1.2.1 压电陶瓷驱动快速进刀装置的特点  14-15
    1.2.2 研究现状  15-20
    1.2.3 发展趋势  20
  1.3 本文的主要研究内容  20-22
第二章压电陶瓷驱动的快刀伺服装置设计与研制  22-36
  2.1 超精密快刀伺服装置的设计要求分析  22-24
    2.1.1 压电陶瓷驱动的快刀伺服装置整体方案设计  22-23
    2.1.2 快刀伺服装置的机械系统建模  23
    2.1.3 快刀伺服装置的设计要求  23-24
  2.2 压电陶瓷的参数设计与选型  24-28
    2.2.1 特性参数分析  24-25
    2.2.2 参数设计  25-26
    2.2.3 压电陶瓷的选型  26-27
    2.2.4 性能测试与分析  27-28
  2.3 柔性铰链刀架设计  28-34
    2.3.1 柔性铰链伺服刀架的设计要求  28-29
    2.3.2 柔性铰链刀架的结构参数分析  29-31
    2.3.3 性能仿真与优化设计  31-34
  2.4 柔性铰链刀架的性能测试  34-35
  2.5 本章小结  35-36
第三章快刀伺服系统的性能测试及建模  36-42
  3.1 快速车削加工的工作流程分析  36-37
  3.2 快刀伺服系统的性能测试  37-40
  3.3 快刀伺服系统模型分析  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章快速车削加工的路径规划与形貌分析  42-49
  4.1 复杂面形快速车削加工的刀具路径设计  42-45
  4.2 快速车削加工的表面形貌分析  45-47
  4.3 快速车削加工的软件结构设计  47-48
  4.4 本章小结  48-49
第五章典型复杂面形零件快刀加工及测试分析  49-74
  5.1 正弦放射状零件的快速车削加工实验  49-53
    5.1.1 面形特征分析  49-50
    5.1.2 刀具路径设计  50
    5.1.3 加工参数选择  50-52
    5.1.4 快刀加工实现  52-53
  5.2 正弦放射状零件加工结果测试与评价  53-65
    5.2.1 面形精度测试与评价  53-54
    5.2.2 截线形貌测试与分析  54-57
    5.2.3 表面粗糙度测试  57-59
    5.2.4 三维形貌分析  59-62
    5.2.5 快刀加工误差分析  62-65
  5.3 圆周透镜阵列的快速车削加工实验  65-71
    5.3.1 面形特征分析  65-66
    5.3.2 刀具路径设计  66
    5.3.3 加工参数选择及快刀加工实现  66-67
    5.3.4 加工结果测试与评价  67-71
  5.4 透镜方阵和正弦相位板的加工与测量分析  71-73
  5.5 本章小结  73-74
第六章总结和展望  74-76
  6.1 全文总结  74-75
  6.2 研究展望  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-80
作者在学期间取得的学术成果  80

压电陶瓷驱动的超精密快速车削加工关键技术研究

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