【摘 要】
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具有特定微结构表面的零件由于其特殊的物理化学性能被广泛应用于通信技术、影像、测量、生物技术和军事等领域,世界各国对其加工方法都进行了大量的研究,促成近几十年微结构表
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具有特定微结构表面的零件由于其特殊的物理化学性能被广泛应用于通信技术、影像、测量、生物技术和军事等领域,世界各国对其加工方法都进行了大量的研究,促成近几十年微结构表面加工技术飞跃式的发展。随着超精密机床功能及加工精度的不断提升,机械加工微结构表面成为可能,利用快速伺服刀架(FTS)进行单点金刚石车削(SPDT)更是成为了最有可能实现微结构表面加工批量化生产的方式之一,它加工精度可控,单件成本低且加工系统柔性大,因此,对其加工过程和控制仿真技术的研究是非常必要的。本文针对FTS车削加工微结构表面问题,对FTS车削刀具选择及轨迹规划,微结构表面加工仿真技术及加工实验进行了研究。解决了加工不同参数微结构表面的金刚石刀具选择问题,并利用MATLABGUI编制相应的计算工具。利用等弧长规则将车削加工轨迹离散成程序控制数据点,并利用牛顿迭代方法求解刀具在工件径向二维轮廓上的切点,从而对刀尖圆弧半径进行补偿。为保证加工程序的正确性并提高加工效率、质量,在MATLAB/Simulink中建立了机床运动控制模型,以程序控制数据点作为输入,通过模型输出能够预测所加工微结构表面形状、表面误差和表面质量。根据机床布局结构,设计了一套方便FTS对刀的高分辨率精密升降装置,并讨论了对刀时中心高误差对加工结果的影响,基于以上几方面的研究,在超精密金刚石车床上成功加工出了双向波长70μm、峰谷值4μm和双向波长200μm、峰谷值4μm的两种正弦网格微结构,获得了较好的表面质量,验证了轨迹规划算法的有效性。
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