4.4米环抛机工件环上下料系统的设计-开题报告.doc

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毕业设计（论文）开题报告

1选题背景及其意义

1.1课题来源

本课题来自科研课题、教学需求和社会需要，是设计一种性能先进、满足教师教学、学生实践和模拟工业化生产的，为了满足大型光学系统对大口径高精度平面光学元部件的需要，环行抛光技术越来越广泛地应用到实际光学元部件的生产中。采用环行抛光技术加工的光学元部件可以获得较高的面形精度。

1.2课题目的

为了满足大型光学系统对大口径高精度平面光学元部件的需要，环行抛光技术越来越广泛地应用到实际光学元部件的生产中。采用环行抛光技术加工的光学元部件可以获得较高的面形精度。

传统的但校正盘和工件的调整比较烦琐，在调整过程中脏东西容易掉在抛光胶盘上，使被加工件出现划痕。在光学加工中尤其是精抛光时最忌讳被加工件出现划痕，这将直接影响加工质量、效率及产品的成品率。该大型环抛机采用大型机械臂上下和调整校正盘，避免了传统横梁支撑结构的缺点。

1m、2m、2.5m的环形平面抛光机,技术已经比较成熟，以上设备主要加工φ800mm以内平面光学元件，φ800mm以上的光学元部件目前国内还不能加工，该课题设计的大型环抛机直径为4.4m，能够加工φ1600mm

2文献综述（国内外研究现状与发展趋势）

近年来，超精密表面加工技术作为超精加工技术领域的一个重要分支得到了很大的发展，许多国家都纷纷投入大量人力、物力、财力开展这方面的研究工作，使其成为加工领域争先发展的热点。美国、英国、日本、德国、荷兰等发达国家的超精密加工技术居世界前列。超精密表面在现代光学及光电子学科领域的作用愈来愈重要，特别是在国家战略层面上。

2.1超精密抛光的材料去除机理

传统的抛光机理认为，抛光是磨料对工件的机械磨削、工件表面的热流动、抛光液的化学作用的结果。但对于超精密表面加工这一理论就不完全适用了。现今，超精密表面加工技术的种类很多，很难用同一种理论来加以解释。然而，从对材料的去除方式来看，现有的技术大致有以下特点：

(1)以机械磨削去除为主的超精密表面加工技术。它是以传统的抛光技术为依托，采用特殊辅助措施和精细磨料以实现“极其轻微的磨削”；

(2)采用化学方法进行表面去除，实现无破坏层超光滑表面加工；

(3)以物理“碰撞”方法对工件进行原子量级的去除，从而实现表面加工。这只是针对已有的一些加工技术的材料去除特点进行了简单粗略的说明，并不意味着抛光过程中材料的去除只有其中的一种方式。实际上，在多数情况下是这三种去除方式的共同作用，只是其中的一种表现较为明显而已。参与抛光过程的直接接触的材料主要有工件、抛光粉、抛光磨盘（抛光模）以及抛光液（抛光粉）。材料去除的影响因素如图2.1所示。

图2.1材料去除的影响因素

2.2超精密抛光技术概述

2.2.1超精密抛光技术的发展

在常规加工技术中，能够获得最低表面粗糙度和高精度的方法是光学抛光。研磨（Grinding）、抛光（Polishing）属于散粒抛光粉加工范畴，是人类社会发展中最古老的加工方法，也是最常用的制造精密表面的技术。然而，要获得超精密表面，以上技术就不行了，因此必须对原有的加工技术进行变革或采用新原理的加工方法，于是就产生了各种新技术。各国从60年代开始研究制造超精密表面的技术，目前已出现了许多应用化学、磁学、流体力学和能量场原理加工超光滑超精密表面的新方法，大致发展情况如图

2.2.2传统抛光技术

简单的超精密抛光是对表面传统光学抛光的变革，其特征是沿用结构简单的摆动式抛光机，而对抛光模层材料、抛光粉以及抛光液供给方式加以改进。沿用至今的常规光学表面制造方法是采用沥青、松香作为抛光模层的古典法抛光，操作者每隔一段时间往抛光模上加入少量抛光液，这种抛光液供给方式通常被称为“freshfeed”。

2.2.3改进的传统抛光技术

浴法抛光（Bowl-feedPolishing,BFP）浴法抛光早在60年代就出现了。当时美国为发展深紫外波段的光学，需要平面度和粗糙度很好的光学元件。采用这种方法在熔石英平面上获得了0.3nmRMS的光滑表面，而当时的常规方法，只能获得1～4nmRMS的表面。浴法抛光与传统的抛光设备相比，浴法抛光设备多了一个液槽和搅拌器。抛光过程中液槽使抛光盘和工件浸没于抛光液中；搅拌器的作用是消除磨料受离心力作用而沉底的趋势，使其始终处于悬浮状态。如图2.3所示，为浴法抛光的结构图，抛光液浸磨盘与工件的交接面。与传统的常规抛光类似，工件在旋转的沥青盘上水平摆动，并绕自身轴旋转；保证工件上每点与沥青盘上每点随机接触，使工件被均匀去除，由于离心力及重力的作用，抛光液中的磨料颗粒被甩到边缘并沉到桶底。

图2.3浴