新型菲涅尔透镜模板数控加工技术研究

论文摘要

菲涅尔透镜是透镜的一个分支，由于它同其他的透镜相比，具有体积小，重量轻，结构紧凑的优点，同时它拥有不逊于其它透镜的良好聚光性和成像性能，因此在国防、航空、空间、工业生产和民用等各个领域获得广泛的应用。随着社会的发展和节能经济的需求，提高菲涅尔透镜的聚焦性，降低透镜的光学损失成为了菲涅尔透镜研究的新动向和发展趋势。本文在充分了解非球面光学技术在国内外的发展状况和趋势的基础上，同时从菲涅尔透镜的光学原理出发，并根据它的工作原理推导了圆环等距菲涅尔透镜的设计步骤，并在此基础上依据菲涅尔的设计思想，同时依据平面曲线的连续又呈螺旋的构思，推导出了迎光面和背光面阿基米德型菲涅尔透镜的设计公式和二次抛物面型菲涅尔透镜的设计公式，并在此基础上讨论了这三种设计各自的优缺点。本文重点阐述了金刚石车削加工技术，并对菲涅尔透镜金刚石车削加工技术中的有关工艺参数及其对工作性能的影响进行了探索、分析和讨论。最后在此基础上，以Pro／ENGINEER为工具，建立了二次抛物面型菲涅尔透镜的模型。利用Pro／NC的数控加工功能，探讨了新型菲涅尔透镜的数控加工工艺，并自动生成了加工程序。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外菲涅耳透镜设计研究现状
• 1.2 菲涅耳透镜超精密加工技术研究现状
• 1.2.1 超精密数控研抛加工技术
• 1.2.2 超精密磨削加工技术
• 1.2.3 超精密车削加工技术
• 1.3 发展新型菲涅耳透镜数控加工的意义
• 1.4 本课题的研究方向及主要内容
• 第2章 菲涅尔透镜的光学原理
• 2.1 引言
• 2.2 普通透镜的光学原理
• 2.3 菲涅耳透镜的光学原理
• 2.4 菲涅尔透镜计算公式的推导
• 2.5 菲涅耳透镜的特点
• 2.6 影响菲涅尔透镜的主要因素
• 第3章 新型菲涅尔透镜的光学设计
• 3.1 引言
• 3.2 阿基米德螺旋菲涅尔透镜的设计
• 3.2.1 入射面为阿基米德型菲涅尔透镜的光学设计
• 3.2.2 出射面为阿基米德型菲涅尔透镜的光学设计
• 3.3 二次抛物面菲涅尔透镜的设计
• 3.4 菲涅尔透镜的光学效率
• 3.4.1 迎光面为阿基米德型菲涅尔透镜的光学效率
• 3.4.2 背光面为阿基米德型菲涅尔透镜的光学效率
• 3.4.3 二次抛物面型菲涅尔透镜的光学效率
• 3.4.4 菲涅尔透镜的光损失区
• 第4章 金刚石车削技术
• 4.1 概述
• 4.2 金刚石车削的基本原理
• 4.3 金刚石车削机床
• 4.4 金刚石刀具
• 4.4.1 金刚石刀具的刃形
• 4.4.2 金刚石车刀的晶向
• 4.5 可用金刚石刀具车削的材料
• 第5章 新型菲涅尔透镜的金刚石车削加工技术研究及 CAM实现
• 5.1 菲涅耳透镜运动分析
• 5.2 影响金刚石超精密切削加工的因素
• 5.2.1 超精密加工设备
• 5.2.2 金刚石刀具
• 5.2.3 被加工材料
• 5.2.4 加工工艺过程
• 5.3 菲涅耳透镜加工设备的选择
• 5.4 PRO/ ENGINEER计算机辅助加工介绍
• 5.5 新型菲涅尔透镜模板的数控加工
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的论文