非球面ccos抛光轨迹规划研究

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1、—————————————————————非球面CCOS抛光轨迹规划研究—————————————————————ResearchonPolishingPathPlanningforCCOSofAspheric作者姓名：王宏一专业名称：机械工程指导教师：曲兴田教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年5月日论文题目：非球面CCOS抛光轨迹规划研究专业：机械工程指导教师：曲兴田教授摘要近年来，随着我国制造业水平和光学产业的飞速发展，对高精度非球面的需求也日益增加。抛光作为高精度非球面加工的最后一道工序，对于非球面的制备有着至关重要的地位。计算机控制小工具头抛光技术（CCOS）以其工具头与光学

2、曲面吻合性好，充分利用计算机重复精度高、执行速度快等优势，广泛的应用于非球面加工当中。抛光轨迹规划作为CCOS重要的研究方向，直接影响着非球面的加工精度与效率。因此，如何规划出合理优良的抛光轨迹就成为了非球面生产加工的关键。通常分析抛光轨迹对加工精度的影响建立在二维空间基础上，忽略了非球面曲率变化，三维空间变化等因素带来的影响。为使分析抛光轨迹时考虑因素更为全面，针对CCOS的特点引入了赫兹接触理论，提出了以轨迹产生去除区域分布情况评价抛光轨迹优劣的方法。针对回转对称非球面，完成了去除区域的仿真建模。分别以二次非球面和高次非球面为例，对最为常用的阿基米德螺旋线轨迹进行了仿真分析。分析结果表

3、明，阿基米德螺旋线轨迹间去除区域接触变化较大，不能保证良好的加工效果，并提出了重叠率的概念以量化这一变化情况。通过建立螺旋线行距变化与重叠率的关系，提出了一种等重叠率螺旋线轨迹规划方法，并通过仿真对比验证了算法的有效性。通过详细分析影响重叠率变化的因素，将非球面划分为3种类型。针对不同类型的非球面，在同时兼顾加工精度与算法生成简便性的前提下，给出了对应不同的螺旋线生成算法。针对光学自由曲面，结合本课题组高精密四轴抛光机床的特点，提出了螺旋线轨迹和同心圆轨迹的优化算法。该算法提高了抛光姿态角的稳定性，在保证两种轨迹类圆形特点的前提下，大幅减小了投影行距变化误差。以自由曲面类型三I反镜为例，验

4、证了算法优化效果，并进行了实际抛光加工。关键词：非球面，小工具头抛光，轨迹规划，算法优化IIDissertationTitle：ResearchonPolishingPathPlanningforCCOSofAsphericMajor：MechanicalEngineeringSupervisor：Prof.XingtianQuABSTRACTInrecentyears,astherapiddevelopmentofmanufacturingindustryandopticalindustryinChina,thehighprecisionasphericdemandisincreasin

5、g.Asthefinalstepofprocessing,polishingplaysanimportantroleinmanufacturingasphericsurface.Computercontrolledopticalsurfacing(CCOS)iswidelyappliedinasphericprocessing,foritsadvantagessuchasthetoolheadfitstheopticalsurfacewell，thefulluseofcomputerhighrepetitionaccuracyandfastexecution,andsoon.Polishi

6、ngpathplanning,whichistheimportantresearchdirectionofCCOS,directlyaffectsthemachiningaccuracyandmachiningefficiencyofasphericsurface.So,itisveryimportanttoplanagoodpolishingpathforproductionandprocessingofasphericsurface.Usuallytheanalysisofthemachiningaccuracyaffectedbythepolishingpathbasedontwo-

7、dimensionalspace,forwhichignoresthechangesofasphericcurvature,three-dimensionalspaceandotherfactors.Inordertomaketheanalysisofthepolishingpathmorecomprehensive,accordingtothecharacteristicsoftheCCOS,theHertzconta