超精密机床研究现状与展望 被引量：49

1

作者 梁迎春 陈国达 +3 位作者 孙雅洲 陈家轩 陈万群 于楠 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期28-39,共12页

对国内外超精密机床研究现状和进展进行综述,对超精密机床技术发展趋势进行展望,分析我国在超精密机床研究领域存在的主要问题以及与国外的差距,提出我国超精密机床领域基础研究、技术及产业发展策略与对策.

关键词 超精密加工 超精密机床 研究现状 发展趋势 发展对策

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光学微结构的超精密加工技术 被引量：26

2

作者 李荣彬 杜雪 +2 位作者 张志辉 高栋 赵伟明 《纳米技术与精密工程》 CAS CSCD 2003年第1期57-61,共5页

微结构光学元件在光电产品及光通讯产品中的应用日益广泛.采用多轴超精密机床加工光学微结构,可达到亚微米级形状精度和纳米级表面光洁度的高精度水平.详细介绍了光学自由曲面及光学微结构的超精密加工技术,并开发了适合超精加工微型槽... 微结构光学元件在光电产品及光通讯产品中的应用日益广泛.采用多轴超精密机床加工光学微结构,可达到亚微米级形状精度和纳米级表面光洁度的高精度水平.详细介绍了光学自由曲面及光学微结构的超精密加工技术,并开发了适合超精加工微型槽和微透镜列阵的刀具轨迹自动生成软件. 展开更多

关键词 光学微结构 超精密加工 微型槽 刀具轨迹生成器 光学元件 自由曲面加工中心 微透镜阵列

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金刚石飞切加工微结构表面的工艺参数优化 被引量：24

3

作者 赵清亮 郭兵 +1 位作者 杨辉 王义龙 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期2512-2519,共8页

为了获得具有纳米级表面质量的微结构表面,利用‘Nanosys-300’超精密复合加工系统实现了微结构表面的三维金刚石飞切加工,研究了主轴转速、进给量以及背吃刀量对微结构表面粗糙度的影响。理论分析表明,金刚石飞切加工微结构时理论表面... 为了获得具有纳米级表面质量的微结构表面,利用‘Nanosys-300’超精密复合加工系统实现了微结构表面的三维金刚石飞切加工,研究了主轴转速、进给量以及背吃刀量对微结构表面粗糙度的影响。理论分析表明,金刚石飞切加工微结构时理论表面粗糙度沿法线方向并没有变化,而沿进给方向存在着周期变化。减小进给量和金刚石飞刀前端角或增大切削半径可以降低理论粗糙度值。实验分析表明,表面粗糙度值Ra随进给量的增加而增加,主轴转速对Ra影响不大。切削聚碳酸酯（PC）时,在5~40μmRa随背吃刀量的增加而增加;而切削铝合金（LY12）时,在2~10μmRa随背吃刀量的增加而减小。实验中Ra最好可达38 nm（LY12）和43 nm（PC）。最后,利用优化工艺参数加工出了微沟槽阵列和微金字塔矩阵微结构。 展开更多

关键词 超精密加工 微结构表面 飞切加工 金刚石刀具 表面粗糙度

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微结构光学元件快速伺服刀架加工技术研究 被引量：16

4

作者 李荣彬 张志辉 +2 位作者 杜雪 高栋 王素娟 《纳米技术与精密工程》 CAS CSCD 2005年第3期216-221,共6页

微结构光学元件是一种微小的拓扑元件,通常分为微沟槽列阵、锥形列阵以及微透镜列阵等,这些微结构光学元件能在一些手持装置(例如手机)的平板显示器上得到先进的光学应用.由于产品微型化的需求越来越紧迫,传统的刻蚀方法不再适用于加工... 微结构光学元件是一种微小的拓扑元件,通常分为微沟槽列阵、锥形列阵以及微透镜列阵等,这些微结构光学元件能在一些手持装置(例如手机)的平板显示器上得到先进的光学应用.由于产品微型化的需求越来越紧迫,传统的刻蚀方法不再适用于加工高质量的光学微结构产品,为此,提出了一种新型的加工高质量光学微结构元件的技术,该技术以快速伺服刀架加工系统为基础,并结合新开发的刀具轨迹生成器,该刀具路径生成器主要是针对快速伺服刀架加工系统而开发的,它可以根据光学微结构元件的设计直接生成加工所需的刀具轨迹,而不需要进行任何的后续处理,最后,通过加工实例证明了上述加工系统的可行性并得到了符合要求的加工效果。 展开更多

关键词 超精密加工 微结构光学元件 刀具轨迹生成器 光电及光通讯产品 快速伺服刀架

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碳化硅及其颗粒增强铝基复合材料超精密加工研究进展 被引量：8

5

作者 霍石岩 解丽静 +1 位作者 项俊锋 庞思勤 《工具技术》 2018年第10期3-12,共10页

针对碳化硅及其颗粒增强铝基复合材料超精密加工的研究状况,重点关注了碳化硅超精密切削过程中的脆塑性转变以及铝基碳化硅的加工表面形成机理,对其加工过程中切削力、表面形成、刀具磨损、切屑形成等超精密加工过程中的机理以及各自超... 针对碳化硅及其颗粒增强铝基复合材料超精密加工的研究状况,重点关注了碳化硅超精密切削过程中的脆塑性转变以及铝基碳化硅的加工表面形成机理,对其加工过程中切削力、表面形成、刀具磨损、切屑形成等超精密加工过程中的机理以及各自超精密加工过程中的特点及各种其他影响因素进行了分析和总结,以期全面了解碳化硅及其颗粒增强铝基复合材料超精密加工的研究进展。 展开更多

关键词 碳化硅 碳化硅颗粒增强铝基复合材料 超精密加工 脆塑性转变 表面成型 刀具磨损

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固结磨料加工硅片的技术进展 被引量：4

6

作者 刘娟 黄辉 +1 位作者 于怡青 徐西鹏 《珠宝科技》 2004年第1期5-7,15,共4页

随着集成电路 (IC)制造技术的飞速发展 ,为了进一步增加 IC芯片的产量和降低单元制造成本 ,硅片趋向大直径化。高质量、大尺寸硅片的制造对超精密加工技术提出了更加严峻的挑战。简要地介绍了传统的及目前流行的硅片加工工艺 ,讨论了在... 随着集成电路 (IC)制造技术的飞速发展 ,为了进一步增加 IC芯片的产量和降低单元制造成本 ,硅片趋向大直径化。高质量、大尺寸硅片的制造对超精密加工技术提出了更加严峻的挑战。简要地介绍了传统的及目前流行的硅片加工工艺 ,讨论了在线电解修整 (EL ID)辅助磨抛硅片技术 ;最后 ,针对固结磨具中存在的超细磨料团聚问题 。 展开更多

关键词 硅片 超精密加工工具 综述 ELID技术 团聚

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超精密车削切屑形成过程的试验研究 被引量：4

7

作者 李旦 王洪祥 +1 位作者 孙涛 董申 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2002年第6期17-19,共3页

超精密车削中的各种物理现象 ,如切削力、刀具磨损以及加工表面质量等问题 ,都是以切屑形成为基础的。而生产实践中出现的许多问题 ,如振动、卷屑和断屑等 ,又都与超精密切削过程密切相关。选用的材料种类和切削条件不同 ,可生成不同形... 超精密车削中的各种物理现象 ,如切削力、刀具磨损以及加工表面质量等问题 ,都是以切屑形成为基础的。而生产实践中出现的许多问题 ,如振动、卷屑和断屑等 ,又都与超精密切削过程密切相关。选用的材料种类和切削条件不同 ,可生成不同形态的切屑。文章提出了一种研究切屑形成过程新的试验方法 ,利用该方法能够得到金刚石车削时高清晰的金属材料塑性流动图像。 展开更多

关键词 超精密车削 试验研究 切屑形成 超精密加工 切削力

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快速刀具伺服分数阶PID控制仿真的研究 被引量：6

8

作者 朱志伟 赵绍昕 +1 位作者 王刚 周晓勤 《机电工程》 CAS 2010年第8期6-9,共4页

利用分数阶PID控制,提出了一种新的快速刀具伺服(FTS)跟踪控制方法,以改善FTS的控制性能。根据差分进化算法,讨论了分数阶PID控制器的参数整定;通过数值仿真,考察了该方法的可行性和有效性。针对FTS的轨迹跟踪,根据响应时间、跟踪精度... 利用分数阶PID控制,提出了一种新的快速刀具伺服(FTS)跟踪控制方法,以改善FTS的控制性能。根据差分进化算法,讨论了分数阶PID控制器的参数整定;通过数值仿真,考察了该方法的可行性和有效性。针对FTS的轨迹跟踪,根据响应时间、跟踪精度等指标,详细比较了分数阶PID控制与传统PID控制的性能。仿真结果表明,分数阶PID控制器的阶跃响应时间约为5×10-7s,是PID控制响应时间的42%,对频率为1 kHz,幅值为1μm的正弦信号的跟踪误差约为6 nm,是PID跟踪误差的50%,验证了基于分数阶PID控制器实现FTS轨迹跟踪控制的可行性和优越性。 展开更多

关键词 超精密加工 快速刀具伺服 轨迹跟踪控制 分数阶PID控制

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光学自由曲面飞刀加工刀位轨迹的生成算法 被引量：1

9

作者 杜建军 高栋 +1 位作者 王素娟 姚英学 《光学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期31-33,共3页

基于双三次B样条曲面对光学自由曲面的描述,采用参数变化量控制法进行刀具轨迹的计算。通过分析飞刀加工的特点,推导出单晶金刚石飞刀加工光学自由曲面的刀位点的计算方法,编程实现了该算法。根据走刀路径规划和刀位轨迹计算方法可以生... 基于双三次B样条曲面对光学自由曲面的描述,采用参数变化量控制法进行刀具轨迹的计算。通过分析飞刀加工的特点,推导出单晶金刚石飞刀加工光学自由曲面的刀位点的计算方法,编程实现了该算法。根据走刀路径规划和刀位轨迹计算方法可以生成飞刀加工的数控程序,成功地应用该算法进行了光学自由曲面的加工。 展开更多

关键词 光学自由曲面 超精密加工 飞刀 刀位轨迹

原文传递

综论超精密加工技术的发展 被引量：1

10

作者 赵健 《机械研究与应用》 2008年第5期6-8,共3页

介绍超精密加工技术的发展,并展望其前景;阐述超精密切削加工及超精密砂轮磨削加工中的核心技术,对超精密加工技术的研发和创新有参考意义。

关键词 超精密切削 金刚石刀具 超精密磨削 砂轮

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微结构表面金刚石车削加工过程中快速伺服刀架的控制 被引量：4

11

作者 杨元华 陈时锦 +2 位作者 孙涛 赵清亮 程凯 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期246-250,共5页

微结构表面金刚石车削加工过程中由于切削深度突变而易于引起切削力干扰,采用滑模变结构控制算法来解决这一问题。研制了用于微结构表面加工的快速伺服刀架,建立了快速伺服刀架动力学模型,并设计了基于连续时域模型的滑模变结构控制器,... 微结构表面金刚石车削加工过程中由于切削深度突变而易于引起切削力干扰,采用滑模变结构控制算法来解决这一问题。研制了用于微结构表面加工的快速伺服刀架,建立了快速伺服刀架动力学模型,并设计了基于连续时域模型的滑模变结构控制器,它与系统的参数变化及扰动无关,因此在切削过程中具有很好的鲁棒性。另外,滑模变结构控制系统快速性好,无超调,计算量小,实时性强,很适合于加工控制。针对滑模变结构控制算法与常规PID控制算法进行了阶跃响应对比实验,结果表明滑模变结构控制算法比常规PID控制算法的超调小,稳态误差小于20nm。最后以微菲涅耳透镜作为微结构表面的实例进行加工实验,实验结果进一步验证了滑模变结构控制算法的有效性。 展开更多

关键词 超精密加工 快速伺服刀架 滑模变结构控制 微结构表面

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超精密微量进给刀架的研制 被引量：3

12

作者 马淑梅 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期621-624,共4页

介绍一种新型超精密微量进给刀架，该刀架采用双簧片铰链结构的弹性变形体，刀尖高度可实现０～０．３ｍｍ微量调整．实验结果表明，该刀架具有良好的静、动态特性，其轴向静刚度为１００Ｎ·μｍ(－１)，行程为０～５ｍｍ，重复定... 介绍一种新型超精密微量进给刀架，该刀架采用双簧片铰链结构的弹性变形体，刀尖高度可实现０～０．３ｍｍ微量调整．实验结果表明，该刀架具有良好的静、动态特性，其轴向静刚度为１００Ｎ·μｍ(－１)，行程为０～５ｍｍ，重复定位精度不超过±０．０２μｍ．ｘ方向、ｙ方向的固有频率最低为４．３６ｋＨｚ和４．０５ｋＨｚ．能够满足超精密加工的需要． 展开更多

关键词 超精密加工 微量进给刀架 压电陶瓷 弹性变形体

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主动控制加工误差慢刀伺服车削轨迹生成方法 被引量：4

13

作者 蔡洪彬 史国权 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1221-1227,共7页

考虑到光学自由曲面慢速刀具伺服车削缺乏切削轨迹点选取位置和数量的依据,提出了主动控制加工误差的刀具路径生成方法。进行了刀触点、刀位点轨迹分析和慢刀伺服车削正弦波面试验,结果表明,本文方法可以预测加工表面精度并可以显著降... 考虑到光学自由曲面慢速刀具伺服车削缺乏切削轨迹点选取位置和数量的依据,提出了主动控制加工误差的刀具路径生成方法。进行了刀触点、刀位点轨迹分析和慢刀伺服车削正弦波面试验,结果表明,本文方法可以预测加工表面精度并可以显著降低切削点数量。 展开更多

关键词 机床 超精密车削 慢刀伺服 光学自由曲面 刀具路径生成

原文传递

微结构表面超精密加工中切削条件的影响分析 被引量：1

14

作者 卢猛 赵清亮 《航空制造技术》 2009年第3期80-84,共5页

介绍了微结构功能表面加工中的问题,以同轴调制锯齿波微结构的金刚石超精密加工为例阐述了其加工原理,结合试验对刀具刀尖圆弧半径、被加工材料和切削液等切削条件与金刚石超精密切削加工后的微结构功能表面之间的关系进行了分析与讨论... 介绍了微结构功能表面加工中的问题,以同轴调制锯齿波微结构的金刚石超精密加工为例阐述了其加工原理,结合试验对刀具刀尖圆弧半径、被加工材料和切削液等切削条件与金刚石超精密切削加工后的微结构功能表面之间的关系进行了分析与讨论,并对主轴转速和刀具进给速度等切削用量与金刚石超精密切削出的微结构功能表面之间的关系进行了分析与讨论。 展开更多

关键词 锯齿波微结构 同轴调制微结构 超精密加工 金刚石尖刀

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SPDT超精密切削时切削变形与切削力的研究 被引量：2

15

作者 袁哲俊 姚英学 +1 位作者 周明 陈朔东 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第5期1-6,共6页

研究了超精密切削时，单晶金刚石刀具与工件间的摩擦系数、刀具锋锐度、切削厚度等对切削变形系数、切削力及加工表面质量的影响。作者认为在超精密切削时，要提烹加工表面质量，优选金刚石刀具的晶面方向、提高金刚石刀具的锋锐度是十... 研究了超精密切削时，单晶金刚石刀具与工件间的摩擦系数、刀具锋锐度、切削厚度等对切削变形系数、切削力及加工表面质量的影响。作者认为在超精密切削时，要提烹加工表面质量，优选金刚石刀具的晶面方向、提高金刚石刀具的锋锐度是十分重要的，在超精密切削单晶材料时，工件晶面的选择也是十分重要的。 展开更多

关键词 超精密 切削 金刚石刀具 切削力 切削变形

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氮化铁材料的金刚石可切削性实验研究 被引量：3

16

作者 李占杰 宫虎 +2 位作者 佟伟平 房丰洲 杨川 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期785-789,共5页

为解决单晶金刚石切削黑色金属时产生严重磨损这一制造领域难题,对工件表面改性方法进行了深入研究,并探索了新的金刚石可切削材料.对有限厚度的纯铁进行了气体渗氮,并用X射线衍射分析法对渗层进行了物相表征.渗氮纯铁的金刚石可切削性... 为解决单晶金刚石切削黑色金属时产生严重磨损这一制造领域难题,对工件表面改性方法进行了深入研究,并探索了新的金刚石可切削材料.对有限厚度的纯铁进行了气体渗氮,并用X射线衍射分析法对渗层进行了物相表征.渗氮纯铁的金刚石可切削性实验结果表明,以氮化铁为主要成分的化合物是一种适于镜面加工的潜在材料(Ra<10,nm);在此研究基础之上,提出了整体单相可控氮化铁粉末冶金钢这一新型模具材料,初步切削实验证明其具有较好的金刚石可切削性,后刀面磨损VB值仅为1.16,μm. 展开更多

关键词 超精密加工 单晶金刚石 黑色金属 刀具磨损 表面质量

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自由曲面慢刀伺服车削加工技术 被引量：2

17

作者 于保军 董青青 +1 位作者 谷岩 赵春满 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第11期119-121,共3页

目前,自由曲面的高速、高精度加工存在很多困难。因此,提出了适用于自由曲面加工的慢刀伺服车削的刀具路径规划方法。该方法考虑节点向量与控制点,采用NURBS曲线拟合刀具路径。NURBS曲线拟合的过程中先预处理离散点,然后将其参数化。再... 目前,自由曲面的高速、高精度加工存在很多困难。因此,提出了适用于自由曲面加工的慢刀伺服车削的刀具路径规划方法。该方法考虑节点向量与控制点,采用NURBS曲线拟合刀具路径。NURBS曲线拟合的过程中先预处理离散点,然后将其参数化。再确定节点向量后反求控制顶点。通过调整控制顶点,可以快速的调整曲线的形状,使拟合的过程更加准确。最后对正弦网格表面与微透镜阵列表面进行了加工实验,验证了该加工方法的有效性。 展开更多

关键词 超精密加工 慢刀伺服 自由曲面 刀具路径 非均匀有理B样条 正弦网格 微透镜阵列

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五轴超精密加工机床底座设计技术研究 被引量：1

18

作者 张彬 杨辉 《航空精密制造技术》 2022年第2期6-9,共4页

机床底座是超精密加工机床的基础,其稳定性、精度保持性对超精密加工机床的精度指标有较大影响。本文介绍了目前国内外超精密加工机床典型的底座结构,利用有限元工具分析设计了五轴超精密加工机床底座,经检测,该机床底座的实际精度满足... 机床底座是超精密加工机床的基础,其稳定性、精度保持性对超精密加工机床的精度指标有较大影响。本文介绍了目前国内外超精密加工机床典型的底座结构,利用有限元工具分析设计了五轴超精密加工机床底座,经检测,该机床底座的实际精度满足指标要求。 展开更多

关键词 超精密加工 机床 有限元分析

原文传递

自抗扰控制在快刀伺服系统控制中的应用 被引量：2

19

作者 李捷 陈新 陈新度 《机床与液压》 北大核心 2015年第8期124-127,共4页

为了提高微结构自由曲面光学元件超精密加工中快刀伺服系统的跟踪精度和抗干扰性,引入自抗扰控制器。通过对快刀伺服刀架进行建模分析,得到惯性环节和二阶振荡环节串联的等效模型。根据低阶自抗扰控制器控制高阶系统的理论,设计出二阶... 为了提高微结构自由曲面光学元件超精密加工中快刀伺服系统的跟踪精度和抗干扰性,引入自抗扰控制器。通过对快刀伺服刀架进行建模分析,得到惯性环节和二阶振荡环节串联的等效模型。根据低阶自抗扰控制器控制高阶系统的理论,设计出二阶三维扩张状态观测器,可对来自各种干扰源未知扰动的观测结果做出实时估计和补偿。设计出自抗扰控制器,并给出了参数整定的规则。数字仿真实验表明:自抗扰控制器具有良好的控制品质,应用在快刀伺服系统中可以提高控制系统的跟踪性能和抗干扰性。 展开更多

关键词 微结构自由曲面 超精密加工 自抗扰控制 快刀伺服系统

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宽范围原子力显微镜在超精加工中应用研究

20

作者 张鸿海 张华书 +1 位作者 师汉民 陈日曜 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 1997年第6期27-30,共4页

介绍了用于分析起精加工的原子力显微镜。其垂直方向和水平方向的分辨率可达纳米级，测量范围可达140×140μm。采用探头扫描方法和双扫描工作模式，扩大了该测量方法的应用范围。给出了金刚石刀具钝圆半径与精密玻璃光栅和超精密... 介绍了用于分析起精加工的原子力显微镜。其垂直方向和水平方向的分辨率可达纳米级，测量范围可达140×140μm。采用探头扫描方法和双扫描工作模式，扩大了该测量方法的应用范围。给出了金刚石刀具钝圆半径与精密玻璃光栅和超精密抛光陶瓷的轮廓形貌的测量结果。 展开更多

关键词 超精密加工 金刚石刀具 原子力显微镜

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