论文摘要
对光学零件超精密铣削加工来说,表面形貌仿真是非常重要的,因为其直接影响表面质量尤其是表面粗糙度。由于人们对超精密加工的研究还不够深入,目前尚缺乏能够清晰解释已加工表面残留高度生成机理的模型,也无法解释各种工艺参数对表面形貌的影响。本文通过对超精密铣削加工表面残留高度产生的机理进行研究,建立超精密铣削加工表面形貌的预测模型,分析加工参数对表面形貌的影响,并对加工参数进行优化,主要内容如下:在分析超精密铣削加工表面残留高度形成机理的基础上,得出纵向残留高度与横向残留高度均对超精密铣削加工表面形貌产生重要影响的结论。建立超精密铣削加工表面形貌的预测模型,在球头铣刀加工运动包络面的求解过程中,采用投影算法,能够直接计算加工表面上对应点的残留高度,从而实现加工表面形貌的预测。以自由曲面光学零件超精密铣削加工为例,分析球头刀半径、每齿进给量以及走刀行距等加工参数对加工表面形貌的影响,找出加工表面形貌随加工参数的变化规律。通过仿真实例,验证了每齿进给量和切削行距是影响超精密铣削加工表面形貌的最重要因素。利用正交实验,以加工精度和加工效率为两个优化指标,对诸如球头刀半径、进给速率、切削行距以及刀具主轴转速等加工参数进行优化。通过极差分析和方差分析,找出最优的加工参数水平值。以获得的最优加工参数值作为加工条件,进行了超精密铣削加工仿真验证。建立超精密铣削加工表面形貌仿真模块,对超精密铣削加工表面形貌进行仿真,验证超精密铣削加工表面形貌预测模型的正确性。同时,该模块也实现了加工参数的优化等功能。