《光学微结构数控加工刀具轨迹自动生成工具的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光学微结构数控加工刀具轨迹自动生成工具的研究（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 摘 要 光学微结构元件作为光电产品和光通讯产品的关键元器件在信息、航天 等领域的应用+分广泛，光学微结构元件的制造加工备受关注。光学微结构 元件通常是利用特种加L方法如光刻、微细电解加工等进行加工，工艺过程 复杂，效率低，成本高，限制了光学微结构元件的应用。采用单点金刚石飞 刀切削加工光学微结构元件，可以获得较好的表面质量和较高的加工效率。 但目前市场上尚缺乏适用于光学微结构元件单点金刚石飞刀切削的数控程序 自动生成的工具软件。 本文以光学微结构元件单点金刚石飞刀切削为研究对象，以得到光学微 结构飞刀加工的数控程序自动生成系统为目的，主要开展了以下研究: 本文讨
2、论了光学微结构元件的应用现状和现有加工方法，以及数控加工 切削工艺参数优化的研究进展。 根据单点金刚石飞刀切削的加工特点，基于对残留高度误差的考虑以及 对走到方式的选择，并针对微沟槽类元件计算得到了刀触点数据和刀位点数 据，通过后置处理和错误检验得到正确的刀具轨迹。 在分析了各种切削参数对被加工工件表面质量的影响后，本文建立了数 控加工切削参数优化的数学模型。 在P r e c i t e c h F r e e f o r m 7 0 5 五轴超精密加工 机床上进行了切削实验并分析了实验数据，利用多元线性回归分析方法得到 了切削参数优化的目 标函数。分析了约束条件对L艺参数的限制，建立了约
3、束模型，采用网格直接计算方法得出了切削加工参数优化结果。 根据实际加工的功能需要，设计了刀具轨迹自 动生成系统的体系结构， 并对刀具轨迹自 动生成系统进行了功能模块划分。实现了刀具轨迹自 动生成 系统并对刀具轨迹进行仿真，验证了系统的稳定与高效、数控代码的正确和 切削加工参数优化的有效性，达到了预期的目 标。 本系统已经在实际加工中得到应用，并取得了很好的应用效果。 关键词光学微结构;超精密加工;飞刀;刀具轨迹;参数优化 哈尔滨工业大学工学硕十学位论文 Abs t r a c t M i c r o s t r u c t u r e s , w h i c h h a s b e c o m
4、 e k e y p a r t s o f P h o t o e l e c t r i c i t y a n d O p t i c C o m m u n i c a t i o n , h a s b e e n w i d e s p r e a d i n m a n y f i e l d s , s u c h a s e l e c t r o n i c s , c o m m u n i c a t i o n , s p a c e fl i g h t a n d s o o n . T h e m a c h i n i n g o f O p t i c Mi
5、 c r o s t r u c t u r e s h a s r e c e i v e d m o r e a n d m o r e a t t e n t i o n . T h e g e n e r a l m a c h i n i n g m e t h o d s w h i c h i s m a k in g u s e o f s o m e s p e c i a l m e t h o d s s u c h a s L I G A a n d m i c r o E D M p r o c e s s , i s c o m p l i c a t e d ,
6、l o w e f f i c i e n c y a n d h i g h c o s t , w h ic h h a s g r e a t l y c i r c u m s c r i b e d t h e w i d e u s e o f t h e O p t i c Mi c r o s t ruc t u r e s . A c c o r d i n g t o t h i s s i t u a t i o n , O p t i c Mi c r o s t r u c t u r e s i s m a c h in e d w i t h a s i n g
7、l e p o i n t d ia m o n d to o l o n m u l t i - a x i s u l t r a - p r e c i s i o n m a c h in e . T h i s m e t h o d g e t s g o o d s u r f a c e q u a l i t y a n d h i g h e f f i c i e n c y . B u t n o w , t h e r e i s s h o r t o f t h e N C p r o g r a m s o f t w a r e w h i c h i s a
8、 d a p t e d t o u l t r a - p r e c i s i o n d i a m o n d fl y t o o l p r o c e s s i n g o f O p t i c Mi c r o s t ruc t u r e s A i m i n g a t g e t t i n g t h e N C p r o g r a m s o f tw a r e o f u l t r a - p r e c i s i o n d i a m o n d fl y t o o l p r o c e s s i n g o f O p t i c M
9、i c r o s t r u c t u r e s , t h i s p a p e r t a k e s s i n g l e p o i n t d i a m o n d u l t r a - p r e c i s i o n m a c h i n i n g o f O p t i c Mi c r o s t ru c t u r e s a s t h e o b j e c t t o s t u d y a n d m a k e s r e s e a r c h o n f o l l o w i n g a s p e c t s : A c c o r
10、d i n g t o t h e c h a r a c t e r o f d i a m o n d fl y t o o l o p t i m i z i n g p a r a m e t e r s o f t h e N C m a c h i n i n g p r o c e s s , s c a l l o p e r r o r a n d t h e c h o i c e o f c u t t i n g m e t h o d , c u t t i n g c o n t a c t d a t a a n d c u t t i n g l o c a t
11、 i o n d a t a i s c a l c u l a t e d . T h e r i g h t t o o l p a t h i s o b t a i n e d t h r o u g h t h e P o s t P r o c e s s i n g a n d e r r o r c h e c k i n g . A f t e r a n a l y z i n g e f f e c t o f m a c h i n i n g p a r a m e t e r s o n s u r f a c e q u a l i t y , t h e m a
12、 t h e m a t i c m o d e l o f o p t im i z i n g p a r a m e t e r s o f t h e N C m a c h i n i n g p r o c e s s i s e s t a b l i s h e d . P r e c i t e c h F r e e f o r m 7 0 5 5 - a x i s u l t r a - p r e c i s i o n m a c h i n i n g i s u s e d t o p r o c e s s c u t t i n g e x p e r i
13、m e n t s a n d e x p e r i m e n t a l d a t a i s a n a l y z e d i n d e t a i l . T h e g o a l f u n c t i o n o f o p t i m i z i n g p a r a m e t e r s i s o b t a i n e d b y u s e o f m u l t i 一 f a c t o r s l i n e a r r e g r e s s i v e m e t h o d a g a i n s t e x p e r i m e n t a
14、l r e s u l t s . T h e m a t h e m a t i c m o d e l o f r e s t r i c t i o n i s e s t a b l i s h e d b a s e d o n th e s t u d y o f t h e l i m i t a t i o n i n m a c h i n in g p r o c e s s . T h e r e s u l t o f o p t i m i z i n g p a r a m e t e r s i s o b t a i n e d b y t h e s t r
15、a i g h t o p t i m i z in g a r i t h m e t i c . A c c o r d i n g t o t h e f u n c t i o n a l n e e d i n r e a l m a c h i n i n g , t h e s t r u c t u r e o f t o o l p a t h g e n e r a t i o n s y s t e m i s p r e s e n t e d . T h e t o o l p a t h g e n e r a t i o n s y s t e m i s d i
16、v i d e d 1 1 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 i n t o s e v e r a l f u n c t i o n m o d u l e s a n d r e a l i z e d b y p r o g r a m . T h e t o o l p a t h g e n e r a t e d b y t h e s y s t e m i s s i m u l a t e d . S t a b i l i t y a n d h i g h e f f i c i e n c y o f t h e s y s t e m, p r e c i s e n e s s o f t h e N C p r o g r a m a n d v a l i d i t y o f o p t i m i z i n g p a r a m e t e r s a r e p r o v e d T h e a i m e x p e c t e d i s a c h i e v e d . T h i s t o o l p a t h g e n e
