基于有限元分析的气囊抛光头结构优化设计
2021-01-29姜臻禹姜晨刘嘉昊
农业装备与车辆工程 2021年1期
姜臻禹,姜晨,刘嘉昊
(200093 上海市 上海理工大学 机械工程学院)
0 引言
随着科技的快速进步,精密、超精密光学元件在电子、光学、航空航天以及民用等众多领域内得到了广泛的应用,尤其是强激光技术的出现,对于加工精度和加工效率提出了愈加严苛的要求[1-2],因此,国内外学者提出了许多新型的抛光加工技术,如磁流变抛光[3]、磨料水射流抛光[4]和计算机控制小工具抛光[5]等。
20 世纪90 年代,英国伦敦光学实验室与D.D.Walker等人开发出了超精密气囊抛光技术[6],此技术采用充压式柔性球冠形气囊头作为抛光工具,外部粘贴专用抛光膜,通过计算机的控制,气囊抛光头随着电机旋转并与工件表面充分接触,在抛光液的作用下,达到抛光工件表面的目的;2000 年,Zeeko 公司开发出首台IRP200 气囊抛光机床,通过实验验证,该机床能够加工直径为200 mm 的熔融硅非球面光学玻璃,抛光后表面粗糙度Ra 值达到1.8 nm[7]。随后,Zeeko 公司又相继研发出IRP600、IRP1200、IRP2400 等抛光机床,最高面形精度RMS 值可达1/80λ(λ=0.632 8μm),表面粗糙度Ra 值可达1 nm[8]。
在国内,厦门大学潘日[9-10]等分别针对大口径轴对称非球面及自由曲面进动运动的建模及控制进行研究,分析了进动抛光工艺的特点,对进动运动曲线进行仿真;哈尔滨工业大学张伟、李洪玉[11-12]等通过仿真分析了几个主要工艺参数对去除函数的影响,研究其去除特性并结合实验验证准确性;浙江工业大学计时鸣[13]等对不同曲率半径的二维曲面模具进行试验研究,针对不同曲率改变下压量与内部压力,使得抛光效果显著提高;……
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