光学微结构飞刀加工自动数控编程与表面质量预测的研究

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1、分类号：UDC：密级：学校代号：11845学号：2111101041广东工业大学硕士学位论文(工学硕士)光学微结构飞刀加工自动数控编程与表面质量预测的研究焦洋洋指导教师姓名、职称：割理麴援副导师姓名、职称：王塞妲耋垣学科(专业)或领域名称：扭越工狸学生所属学院：扭电工程堂院论文答辩日期：2Q!垒生墨旦至垦旦ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceAninvestigationongeneratingNCprogramandpredIcti

2、ngsurtaceroughnessInfly-cuttinq一-一micro．structuresMasterCandidate：JiaoYangyangSupervisor：Prof．LiuQiangMay2014SchoolofElectro—mechanicalEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou，Guangdong。P．R．China。510006摘要光学微结构元件作为光电产品和光通讯产品不可或缺的关键零部件，已在航天、信息等领域获得了十分广泛的应用。微结构功能表面的高精度、高效率和低成本加工制造引起了世界各国

3、广泛的关注和研究。光学微结构元件通常是利用特种加工方法如光刻、微细电解等进行加工，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加工可以直接加工出具有纳米级的表面粗糙度和亚微米级形状精度的光学微结构元件而不需要后续处理。本文以单点金刚石飞刀加工微V沟槽为研究对象，以得到飞刀加工V沟槽数控代码自动生成系统为目的，主要做了如下工作：根据金刚石飞刀切削的加工特点，基于对表面残留高度误差的考虑以及对走刀方式的选择，并针对V沟槽类元件计算得到刀触点数据和刀位点数据，经过后置处理得到刀具轨迹，并通过仿真模块验证刀具轨迹的正确性。基于切削参数对光学微结构元件表面质量影响

4、的研究，在PrecitechFreeform705五轴超精密加工机床上进行切削实验，分析主轴转速、进给量、切削深度对表面粗糙度的影响，优化工艺参数，以获得良好的加工效果，为形成一种新型的高质量、高效率、低成本的微结构功能表面的超精密加工工艺方法积累经验。利用多元线性回归分析的方法建立表面粗糙度预测模型，达到在加工前设计、预测和控制表面粗糙度的目的。针对超精密飞刀加工V沟槽，使用VisualC++开发一体化集成系统平台，其功能包括：沟槽设计，数据转换，零件建模，数控代码生成，加工仿真及表面粗糙度预测等。实现了飞刀加工微沟槽数控代码的自动生成及刀具轨迹的仿真，验证了系统的稳定与高效、数控代

5、码的正确性及表面粗糙度预测的有效性，达到了预期目标。关键词：光学微结构：V沟槽；飞刀加工；参数优化；仿真广东工业大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,micro—structures，whichhasbecomekeypartsofPhotoelectricityandOpticalcommunication，hasbeenwidespreadinmanyfields，suchascommunications，aerospace，electronicsandSOon．Thehighprecision，highe

6、fficiencyandlowcostmanufacturingofmicrostructureariseswidespreadconcernandresearchintheworld．ThegeneralmachiningmethodswhichismakinguseofsomespecialmethodssuchasLIGAandmicroEDMprocess，iscomplicated，lowefficiency，andhighcost，whichhasgreatlycircumscribedthewideuseoftheopticalmicrostructures．Ultra-

7、precisionfly—cuttingwithsinglecrystaldiamondcuttingtoolisanemergingmanufacturingtechnologyforthefabricationofmicrostructurewithnano—surfacefinishandsub—micronformaccuracywithouttheneedforanysubsequentpostpolishing．However,th