精密與超精密加工技術(shù)精密與超精密加工實(shí)驗(yàn)報(bào)告

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1、實(shí)驗(yàn)一：曲面V溝槽陣列數(shù)控加工一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦蒙拜喖庸こ隽悴考砻娴奈⒓?xì)結(jié)構(gòu)，從而可附加零件表面更多的功能特性，產(chǎn)牛更高的附加值。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、v型砂輪修整2、曲面設(shè)計(jì)3、數(shù)據(jù)刀具軌跡設(shè)計(jì)三、實(shí)驗(yàn)儀器金鋼石砂輪、計(jì)算機(jī)、CNC磨床、油石四、實(shí)驗(yàn)過程及步驟1、V型砂輪修整：首先采用數(shù)據(jù)對磨修整得方法將平型金剛石砂輪修整成V型尖端。根據(jù)砂輪所需要修整形成的形狀，令其表而上的任一點(diǎn)都為砂輪與磨石的切點(diǎn)，再根據(jù)該切點(diǎn)與砂輪中心點(diǎn)的相對位置即可計(jì)算出砂輪的移動軌跡，最后用matlab進(jìn)行砂輪軌跡計(jì)算和優(yōu)化，

2、即可將砂輪修整為所需要的形狀。2、曲而設(shè)計(jì)：曲而上的每一個點(diǎn)都有對應(yīng)的坐標(biāo)，曲而可視為許多點(diǎn)的集合，點(diǎn)的數(shù)量越多，擬合的曲而精度越高。3、數(shù)據(jù)刀具軌跡設(shè)計(jì)：計(jì)算出每一點(diǎn)的坐標(biāo)后，令V型砂輪上的點(diǎn)與Z相切，再根據(jù)切點(diǎn)在V型砂輪上的位置與砂輪中心點(diǎn)的相對位置計(jì)算出砂輪中心點(diǎn)加工時的移動軌跡，即為刀具的移動軌跡，然后用matlab設(shè)計(jì)優(yōu)化刀具軌跡。用matlab的好處是可以控制每一點(diǎn)加工時刀具的角度和相切點(diǎn)等等，有利于獲得更好的加工精度。五、問題補(bǔ)充1、曲面磨削的方法和工藝條件磨削加工是用砂輪以較高的線速度

3、對工件表而進(jìn)行加工的方法，其實(shí)質(zhì)是用砂輪上的磨料自工件表而層切除細(xì)微切屑的過程。曲而磨削是用砂輪加工岀所要求形狀的曲面的過程。工藝條件：砂輪良好的磨削性能、工件的材質(zhì)、精密的加工設(shè)備和合適的加工工藝等。2、誤差補(bǔ)償加工的方法加工完曲面Z后，將工件表面進(jìn)行檢測，檢測方式可以采用三坐標(biāo)檢測儀進(jìn)行檢測。得到的檢測數(shù)據(jù)通過ICP匹配計(jì)算與理論設(shè)計(jì)曲而的謀差。根據(jù)謀差分布規(guī)律，采用Z向進(jìn)行補(bǔ)償，首先YZ截面取出誤差，然后將YZ截面的誤差擬合成曲線的分布規(guī)律在X方向擴(kuò)展成面，再將擬合的誤差加入到原始曲面上去，在加

4、入誤差后的原始曲面重新用法向算法生成刀具軌跡，進(jìn)行加工，補(bǔ)償過程結(jié)束。補(bǔ)償之后將工件在檢測，計(jì)算誤差，前后對比。實(shí)驗(yàn)二光學(xué)曲面F-theta鏡頭的磨削加工一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饽ハ骷夹g(shù)的原理、使用和應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、刀具修整2、曲面設(shè)計(jì)3、刀位點(diǎn)算法4、刀具軌跡規(guī)劃三、實(shí)驗(yàn)儀器金鋼石砂輪、計(jì)算機(jī)、CNC磨床、油石四、實(shí)驗(yàn)過程及步驟1、刀具修整：將砂輪環(huán)面設(shè)計(jì)成圓弧環(huán)面，去加工自由曲面，如右圖，采用砂輪和油石對磨的方式來修整砂輪。根據(jù)砂輪所需要修整形成的形狀，令其表面上的任一點(diǎn)都為砂輪與磨石的切點(diǎn)，再根據(jù)

5、該切點(diǎn)與砂輪中心點(diǎn)的相對位置即可計(jì)算出砂輪的移動軌跡，最后用matlab進(jìn)行砂輪軌跡計(jì)算和優(yōu)化，即可將砂輪修整為所需要的形狀。2、曲面設(shè)計(jì):采用Matlab,根據(jù)曲面的方程,將光學(xué)曲面設(shè)計(jì)生成三維點(diǎn)云（x,y,z）,計(jì)算出每一點(diǎn)的坐標(biāo)后，令砂輪上的點(diǎn)與之相切，再根據(jù)切點(diǎn)在砂輪上的位置與砂輪中心點(diǎn)的相對位置計(jì)算出砂輪中心點(diǎn)加工吋的移動軌跡，即為刀具的移動軌跡,然后用mat1ab設(shè)計(jì)優(yōu)化刀具軌跡。3、刀位點(diǎn)算法：圖7.砂輪加工自由曲面示意圖如圖所示，本次實(shí)驗(yàn)求刀具軌跡采用的是，法向算法，原理是根據(jù)加工曲面

6、的法向和砂輪圓弧面的法向量相等，得到一一對應(yīng)的刀具位置點(diǎn)，然后只需將砂輪沿著這些道具點(diǎn)依次走過，就得到了加工的刀具軌跡。砂輪圓環(huán)面的方程：F=（丁尤2+z?—（R—廠））+y2—廠2加工時，砂輪和自由曲面在PAxWlyWfzw）點(diǎn)處相切，則有砂輪圓環(huán)面和自由曲面在該點(diǎn)處的法向量相等。先求得橢圓環(huán)面在該點(diǎn)處的法向量：Xn_坯_法向量相等:NXNYZnNZ則有4、刀具軌跡規(guī)劃：求得刀具軌跡之后即可進(jìn)行刀具軌跡優(yōu)化，生成最終的刀具軌跡。五、問題補(bǔ)充1、微磨削的方法和工藝條件磨削加工是用砂輪以較高的線速度對工

7、件表面進(jìn)行加工的方法，其實(shí)質(zhì)是用砂輪上的磨料自工件表面層切除細(xì)微切屑的過程。微磨削是用砂輪加工出所要求表面細(xì)微結(jié)構(gòu)的過程。工藝條件：砂輪良好的磨削性能、工件的材質(zhì)、精密的加工設(shè)備和合適的加工工藝等。2、影響微加工性能的關(guān)鍵因素影響微加工性能的關(guān)鍵因素包括切削參數(shù)（切削三要素）、砂輪參數(shù)（結(jié)合劑,目數(shù)，離心率）、刀具軌跡（步距，聯(lián)動）補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ校?、對曲面進(jìn)行補(bǔ)償：對加工完的表面進(jìn)行檢測，將數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)好的表面進(jìn)行對比求出誤差，然后減去該誤差牛成新的刀具軌跡。2、對砂輪進(jìn)行補(bǔ)償：對修整好的砂輪進(jìn)行檢測，

8、與理想的砂輪進(jìn)行對比求出誤差，然后對刀具軌跡進(jìn)行修正。方法：可以減少各種因素影響產(chǎn)生的誤差，方法2只能減少由于刀具產(chǎn)生的誤差。