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一种测量非球面光学零件面形的新方法北京机械工业学院(100085) 张晓青 祝连庆 董明利摘 要:根据激光扫描平移加旋转法的测量原理,推导出了非球面光学零件面形测量的数学模型;对一个非球面反射镜进行了实测并对测量结果进行插值运算,进而拟合出零件面形的曲线方程。
关键词:面形测量, 非球面光学零件, 激光扫描测量, 平移加旋转法, 插值, 曲线拟合A N e w Method of Surface Shape Measurement of Aspherical Optical ComponentsZhang X iaoqing et alAbstract:The mathematical m odel of the surface shape measurement of aspherical optical components is built up according to the laser scanning measurement principle by the translation&rotation method.An aspherical reflector is tested and testing data are processed by the interpolation calculation,then the curve equation of the component surface shape is fitted.K eyw ords:shape measurement, aspherical optical component, laser scanning measurement, translation&rotation method, interpolation, curve fit 1 引言应用于航空航天、国防等领域的许多高科技产品对其零件的加工精度和检测精度提出了很高要求。
切线回转法加工高次小型非球面光学零件新原理的研究的开题报告一、选题背景随着现代光学技术的迅猛发展，对高质量光学零件的需求也越来越高。
而非球面光学零件的制造正成为光学制造技术中的重要环节。
目前，传统的加工方法已经无法满足高精度、高质量、大尺寸、高要求的非球面光学零件制造需要，因此，探索新的非球面光学零件加工方法和制造技术具有重要意义。
二、研究意义和目的针对传统非球面光学零件加工方法存在的不足，本课题将研究切线回转法加工高次小型非球面光学零件的新原理，以实现非球面光学零件的高精度、高质量、大尺寸、高要求的制造。
三、研究内容1. 系统研究切线回转法加工高次小型非球面光学零件的新原理。
2. 建立非球面光学零件切线回转法加工的数学模型，研究加工过程中加工参数的优化及相关参数对加工质量的影响。
3. 设计和制造非球面光学零件加工装备和工具，建立加工实验平台。
4. 进行非球面光学零件的切线回转法加工实验和加工参数优化实验，分析实验数据并对加工过程进行分析。
5. 对实验测试结果进行评估，完成研究成果，并撰写毕业论文。
四、拟解决的关键问题1. 如何建立非球面光学零件的切线回转法加工的数学模型？2. 如何对非球面光学零件加工参数进行优化，提高加工质量？3. 如何设计制造切线回转法加工装备和工具？五、研究方法本课题将采用理论分析和实验方法相结合的方式进行研究。
在理论上，将系统地研究切线回转法加工高次小型非球面光学零件的新原理，建立加工的数学模型，并优化加工参数。
在实验上，将设计和制造非球面光学零件切线回转法加工装备和工具，搭建加工实验平台，进行切线回转法加工实验和加工参数优化实验，并对实验数据进行分析和评估。
六、研究预期成果本课题预期能够建立起切线回转法加工高次小型非球面光学零件的新原理，建立加工的数学模型，并优化加工参数。
同时，设计和制造非球面光学零件切线回转法加工装备和工具，开发出一种新的非球面光学零件加工方式。
通过实验测试，评估该方法的可行性和加工质量，为高精度、高质量、大尺寸、高要求的非球面光学零件制造提供新思路和新方法。
数控加工光学非球面技术的研究The Aspheric optics processing technologystudies CNC摘要自从非球面加工技术出现以来，至今几百年来采用的加工方法已有50多种，传统的加工方法虽然能达到较高的精度，但这种加工方法加工效率低、重复精度差。
在最近几年出现的数控加工光学非球面技术大大解决了传统加工方法存在的缺陷。
它提高了加工精度和加工质量、缩短了产品研制周期等。
在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。
由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控加工技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。
本文将简单的介绍一些非球面和数控机床的理论知识，传统加工非球面技术。
最后重点介绍数控加工光学非球面技术。
关键词: 数控加工非球面抛光技术计算机控制ABSTRACTSince the emergence of non-spherical processing technology ,about 50 methods in the optical processing have been used. Although traditional processing methods can achieve high accuracy, this processing method has processing inefficiency and poor repeatability precision . In recent years the NC aspheric optics technology greatly solve the traditional processing methods flawed. It improves processing accuracy and processing quality, and shorten the product development cycle and so on. A large number of applications has been found in some areas such like the aviation industry, and the auto industry. Because of the strong demand, Home and Abroad are on the NC machining techniques for a wide range of research, and achieved fruitful results.This paper will briefly introduces some technology of the Non-spherical and NC machine tools and the traditional processing.And highlights NC aspheric optical processing technology in the last part.Keywords : CN Aspheric optics Polishing Technology CCOS目录第一章绪论 (1)1.1研究的目的和意义 (1)1.2国内外发展现状 (1)第二章非球面的理论基础 (3)2.1非球面的优缺点 (3)2.2非球面的数学表达式 (3)2.3非球面的加工方法 (4)2.4传统加工非球面技术 (5)2.5光学非球面的检验 (7)第三章数控机床的介绍 (10)3.1数控机床的发展概况 (10)3.2数控机床的结构和特点 (10)第四章非球面的数控加工技术 (14)4.1常见的计算机控制抛光技术 (14)4.2计算机数控研磨和抛光技术 (15)4.3数控抛光技术中工艺参数选择 (19)4.4数控加工技术的检验 (20)4.5阴影法检验非球面 (22)4.6数控加工非球面实例 (23)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)第一章绪论1.1研究的目的和意义自从1638年法国学者笛卡儿第一个提出凸面是椭圆面，凹面是球面的无球差非球面透镜，各国公司都进行了大量的非球面透镜技术研究和开发，但加工精度不高。
第25卷第6期2004年11月 兵工学报ACTA ARM AM EN TA RII Vol .25N o .6Nov . 2004大型光学非球面超精密磨削的几何模型研究韩成顺 董申 唐余勇(哈尔滨工业大学机电学院,黑龙江哈尔滨,150001)摘要 大型光学非球面元件的特殊优越性使其在现代光学系统中是不可替代的,实现高效率、更经济的生产以满足对其数量与质量的迫切要求是光学元件的制造面临的一大难题。
二轴联动的超精密数控机床是用来加工轴对称非球面光学元件的,若在工件主轴上安装可以精确给出旋转角度的码盘,并使用金刚石砂轮就可以用来进行非轴对称非球面的超精密磨削加工。
在对轴对称与非轴对称两种不同非球面的曲率分析基础上,给出了两种曲面加工相应的几何模型。
通过计算机仿真验证了该加工方法的简便与可靠性。
对二轴联动的超精密数控机床的技术改造可以实现三维加工,为提高效率、降低设备投入提供了依据。
关键词 机械制造工艺与设备;大型光学非球面;非轴对称非球面;超精密磨削;几何模型中图分类号 TG580.6 光学非球面有矫正像差、简化系统、提高光学系统精度的特点,因此广泛应用于航天、航空、国防等工业。
随着科学技术与国防工业的发展,高精度大型非球面元件的需求正与日俱增,然而,大型非球面特别是非轴对称光学元件的制造面临着难度大、效率低、成本高、加工程序复杂[1]等难题。
一种新的硬脆光学材料的加工方法———超精密磨削技术,可克服传统研抛加工的生产效率低,成本高等缺点,在高刚度超精密机床上,用经过精密修整的金刚石砂轮直接磨削出能达到光学系统要求的光学零件[2～5],且具有良好的经济性。
如何降低成本又能满足加工要求是本文讨论的中心。
根据轴对称非球面的轴对称性采用加工简便的二轴联动超精密数控设备,并通过对其技术改造实现非轴对称非球面的加工,给出数控磨削加工大型非球面光学元件的几何模型。
1 超精密磨削系统超精密机床如图1.1((1)底座;(2)立柱;(3)砂轮;(4)横向导轨;(5)纵向导轨;(6)夹具;(7)工件;(8)主轴)所示。
影响方形非球面光学元件加工精度的工艺研究本文主要对方形非球面光学元件的再加工检测过程中进行了试验和研究，并且分析了影响到加工精度产生误差的原因。
对于方形非球面光学元件的精密磨削过程来说，是能够检测出工程技术的关键步骤，是直接关系着方形非球面光学元件精度，能够体现工程的好坏。
本文通过对方形非球面光学元件在加工中各个工件旋转轴（A，B，X，Y，C）等不同轴的速度与位置进行了精确的检测，并且对以上轴速与轴距做出了一定的调整，目的是为了更好更加顺利的完成对方形非球面光学元件的加工与检测，对工艺的改造不仅能够实现方形非球面光学元件的精密磨削，还能够满足设计提出的相关要求，更好的提升元器件的精密品质。
标签：方形非球面;磨削精度;影响;工艺研究0 引言虽然近年来我国市场经济一直处于高速发展的阶段，但是我国对于方形非球面光学元件的加工起步较晚，工艺依然只是处于初级阶段，在工艺技术上还无法与国外起步较早的国家相提并论，且自身存在着加工精度低，生产效率低等影响。
对于整个加工方形非球面光学元件的加工精度的主要影响因素就是在生产过程中的检测问题。
对于方形非球面的加工过程一般是有三个步骤即：元件成型、元件精磨、元件抛光。
在这三个步骤中尤其是在精磨阶段的时候，需要对其精度有着严格的把控这样才能够制作成精磨的元件。
因此需要在精磨的过程中需要加入数据测量来对其进行指导补偿加工，需要反复的进行加工——检测——再加工——再检测，才能够达到最终精密的加工要求。
1 对于方形非球面系统的加工原理介绍对于在非球面光学元件的高精度加工磨削过程中，可以使用圆弧砂轮、平面砂轮、球面砂轮等砂轮进行加工。
但是对于各个砂轮有着不同的应用，如平面砂轮只能够加工凸面非球面光学元件，如果在凹面非球面加工过程中使用的是平面砂轮那么会对生产的精度产生一定的影响与干涉，最终造成对生产精度影响，致使工程制作达不到标准。
对于凹面非球面光学元件的加工只能使用圆弧砂轮来对其进行打磨。
非球面光学零件超精密加工技术非球面光学零件超精密加工技术导读: 非球面光学零件是一种非常重要的光学零件，常用的有抛物面镜、双曲面镜、椭球面镜等。
非球面光学零件可以获得球面光学零件无可比拟的良好的成像质量。
镜等。
非球面光学零件可以获得球面光学零件无可比拟的良好的成像质量。
关键字非球面 光学零件 超精密加工1、概述、概述1.1 非球面光学零件的作用零件的作用非球面光学零件是一种非常重要的光学零件，非球面光学零件是一种非常重要的光学零件，常用的有抛物面镜、常用的有抛物面镜、常用的有抛物面镜、双曲面镜、双曲面镜、双曲面镜、椭球面镜椭球面镜等。
非球面光学零件可以获得球面光学零件无可比拟的良好的成像质量，在光学系统中能够很好的矫正多种像差，很好的矫正多种像差，改善成像质量，改善成像质量，改善成像质量，提高系统鉴别能力，提高系统鉴别能力，提高系统鉴别能力，它能以一个或几个非球面零件代它能以一个或几个非球面零件代替多个球面零件，从而简化仪器结构，降低成本并有效的减轻仪器重量。
替多个球面零件，从而简化仪器结构，降低成本并有效的减轻仪器重量。
非球面光学零件在军用和民用非球面光学零件在军用和民用光电光电产品上的应用也很广泛，如在摄影如在摄影镜头镜头和取景器、电视摄像管、视摄像管、变焦变焦镜头、电影放影镜头、卫星红外望远镜、录像机镜头、录像和录音光盘读出头、条形码读出头、头、条形码读出头、光纤通信光纤通信的光纤接头、医疗仪器等中。
接头、医疗仪器等中。
1.2 国外非球面零件的超精密加工技术的现状国外非球面零件的超精密加工技术的现状80年代以来，出现了许多种新的非球面超精密加工技术，主要有：年代以来，出现了许多种新的非球面超精密加工技术，主要有：计算机数控单点金刚石车削技术、计算机数控磨削技术、计算机数控离子束成形技术、计算机数控超精密抛光技术和非球面复印技术等，这些加工方法，基本上解决了各种非球面镜加工中所存在的问题。
