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超精密机床研究现状与展望 被引量:54
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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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靶丸表面轮廓形貌AFM精密测量及特性评价 被引量:15
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作者 赵学森 孙涛 +2 位作者 高党忠 唐永建 董申 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期1847-1851,共5页
建立了由改造的原子力显微镜(AFM)、精密回转气浮轴系、辅助转位轴系等组成的靶丸表面形貌精密测量系统,气浮轴系的回转精度达0.049μm,实现了对激光核聚变靶丸3个正交方向上完整圆周迹线的测量.对选定靶丸的测量数据进行了球度、表面... 建立了由改造的原子力显微镜(AFM)、精密回转气浮轴系、辅助转位轴系等组成的靶丸表面形貌精密测量系统,气浮轴系的回转精度达0.049μm,实现了对激光核聚变靶丸3个正交方向上完整圆周迹线的测量.对选定靶丸的测量数据进行了球度、表面粗糙度及功率谱分析.结果表明:其球度值为0.42μm;模数范围为2~10,11~50,51~100及101~1 000对应的表面粗糙度值平均为105.7,12.2,6.2,18.25nm;并得出了平均1维功率谱-模数关系曲线. 展开更多
关键词 ICF靶丸 AFM 球度 表面粗糙度 功率谱 精密回转主轴系 辅助转位轴系
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KDP晶体塑性域超精密切削加工过程仿真 被引量:6
3
作者 陈明君 王景贺 +2 位作者 原大勇 罗熙淳 李旦 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期69-72,92,共5页
提出了压痕实验与有限元仿真结合的方法。它采用压痕深度与有限元仿真深度进行对比,可求解出KDP晶体的塑性特性参数。建立了KDP晶体塑性域切削的有限元模型,并用该模型仿真研究了切削参数对KDP晶体表面形成过程的影响。结果表明,在刀具... 提出了压痕实验与有限元仿真结合的方法。它采用压痕深度与有限元仿真深度进行对比,可求解出KDP晶体的塑性特性参数。建立了KDP晶体塑性域切削的有限元模型,并用该模型仿真研究了切削参数对KDP晶体表面形成过程的影响。结果表明,在刀具前角为-40°左右时,工件表面质量可达到最佳值。研究还发现,当刀具刃口半径为80nm时,其能够产生切屑的最小切削厚度在10nm-30nm之间,此时法向切削力与主切削力之比为0.96,该结论对KDP晶体超光滑表面的获取有着重要指导意义。 展开更多
关键词 KDP晶体 超精密加工 单点金刚石车削 模拟
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超精密机床模糊轮廓控制技术研究 被引量:8
4
作者 王波 梁迎春 董申 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期830-832,共3页
为解决轮廓控制系统的非线性和时变性所引起的控制系统控制精确度低、鲁棒性差的问题,在建立了基于光学通用方程的非球光学曲面轮廓误差模型的基础上,提出了模糊耦合轮廓误差补偿控制策略.仿真和圆弧轮廓跟踪试验结果表明,这种结构的模... 为解决轮廓控制系统的非线性和时变性所引起的控制系统控制精确度低、鲁棒性差的问题,在建立了基于光学通用方程的非球光学曲面轮廓误差模型的基础上,提出了模糊耦合轮廓误差补偿控制策略.仿真和圆弧轮廓跟踪试验结果表明,这种结构的模糊轮廓控制器可以有效地提高轮廓控制器的鲁棒性,并能大幅度提高轮廓控制精确度. 展开更多
关键词 模糊控制 轮廓控制 交叉耦合 超精密加工
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超精密非球曲面磨削系统中砂轮修整技术的研究 被引量:7
5
作者 陈明君 董申 +1 位作者 张飞虎 梁迎春 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期238-241,共4页
为了磨削加工出高质量的非球曲面器件 ,砂轮的修整是非常重要的一个影响因素。本文首先从理论上分析了砂轮的半径误差对非球曲面器件加工精度的影响。然后设计研制了一套砂轮的电火花修整机构 ,具有结构简单、修整速度快、在位修整等特... 为了磨削加工出高质量的非球曲面器件 ,砂轮的修整是非常重要的一个影响因素。本文首先从理论上分析了砂轮的半径误差对非球曲面器件加工精度的影响。然后设计研制了一套砂轮的电火花修整机构 ,具有结构简单、修整速度快、在位修整等特点 ,修整后的砂轮形状精度很高。最后 ,用修整好的砂轮进行非球曲面的磨削实验 ,结果表明 ,其磨削加工的零件轮廓精度为 0 .3μm ,表面粗糙度Ra 优于 0 .0 1μm . 展开更多
关键词 超精密磨削加工 光学非球曲面 砂轮修整
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超精密加工表面特性的功率谱密度表征与分析 被引量:9
6
作者 于光 李鹏 +4 位作者 赵清亮 姚俊 黄海涛 刘宪芳 张伟 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期29-32,共4页
为了了解加工方法和参数对加工表面特性PSD表征结果的影响规律,采用功率谱密度方法(PSD)对超精密磨削加工表面进行了表征与分析.应用Dimension 3100原子力显微镜对超精密加工表面进行测量,得到三维微观形貌和数据,以空间波长为横坐标,... 为了了解加工方法和参数对加工表面特性PSD表征结果的影响规律,采用功率谱密度方法(PSD)对超精密磨削加工表面进行了表征与分析.应用Dimension 3100原子力显微镜对超精密加工表面进行测量,得到三维微观形貌和数据,以空间波长为横坐标,功率谱密度为纵坐标输出PSD图像,简单直观地分析了加工表面空间波长分布及不同波长在表面所占的比重,对比分析了加工方法和参数对PSD表征结果特征的影响.实验结果表明,超精密加工表面PSD图像的主导频率、波长分布特点以及各波长的PSD值大小等参数不仅可以同时体现横向尺寸及高度尺寸特性,而且能够得到表面误差的空间频率分布和方向特性信息. 展开更多
关键词 超精密加工 表征 功率谱密度
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超精密机床的主动隔振系统研究 被引量:7
7
作者 王加春 董申 李旦 《振动与冲击》 EI CSCD 2000年第3期54-56,共3页
本文以HCM_I型亚微米超精密车床为研究背景 ,在分析了机床结构与振动的基础上 ,建立了机床主动隔振系统的力学模型。通过几种作动器的性能对比选择了磁致伸缩作动器为执行器。通过反馈控制分析和实验 ,表明 :采用主动隔振可以明显提高... 本文以HCM_I型亚微米超精密车床为研究背景 ,在分析了机床结构与振动的基础上 ,建立了机床主动隔振系统的力学模型。通过几种作动器的性能对比选择了磁致伸缩作动器为执行器。通过反馈控制分析和实验 ,表明 :采用主动隔振可以明显提高机床减振性能 ,尤其对低频隔振效果较好。 展开更多
关键词 超精密机床 振动 主动隔振 磁致伸缩作动器
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激光-CCD器件在自动化精密测量中的应用 被引量:6
8
作者 陈明君 姜承宾 李旦 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2001年第6期415-418,共4页
光电耦合器件 (CCD)的应用越来越广泛。文章对线阵 CCD在机械测量方面的应用进行了一些总结。较系统地总结了机械系统在线测量中常用的方法 ,并简单介绍了 CCD测量系统的主要部分以及 CCD输出信号处理的一些方法。最后 ,对
关键词 激光-CCD器件 自动化检测 信号处理 精密测量
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光学非球曲面器件塑性域的超精密加工方法 被引量:2
9
作者 陈明君 李旦 +1 位作者 董申 郭彦伟 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2000年第10期98-99,97,共3页
较全面地列举了国内外已实现光学器件非球曲面超精密加工的各种先进方法 ,并总结出了这些加工方法的优缺点 ,从这些加工方法中可得出 :超精密磨削不仅有较高的磨削效率 ,而且能获得很高的面形精度和极低的表面粗糙度 ,它是光学非球曲面... 较全面地列举了国内外已实现光学器件非球曲面超精密加工的各种先进方法 ,并总结出了这些加工方法的优缺点 ,从这些加工方法中可得出 :超精密磨削不仅有较高的磨削效率 ,而且能获得很高的面形精度和极低的表面粗糙度 ,它是光学非球曲面器件塑性域超精密加工最为有效的一种方法。 展开更多
关键词 光学器件 光学非球面器件 离子束加工 抛光加工
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亚微米超精密车床振动的神经网络控制 被引量:1
10
作者 盖玉先 董申 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2000年第4期74-77,共4页
提出了以空气弹簧作为被动隔振元件、神经网络控制的电磁作动器作为主动隔振元件的隔振系统 ,分析了以相对位移、速度及加速度和绝对位移、速度及加速度等作为反馈变量条件下的系统振动传递率 ,证明了主。
关键词 超精密车床 隔振 神经网络控制
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微结构表面超精密加工中切削条件的影响分析 被引量:1
11
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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用于扩展SPM检测范围的精密定位系统
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作者 孙涛 董申 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第5期669-672,共4页
本文介绍了所研制的二维微定位柔性系统和一维精密转动系统 ,进行了相关技术的研究并给出了设计参数。使SPM能够满足高精度下的大尺寸平面样品以及球形被测样品的全范围检测 ,扩大了扫描探针显微镜 (SPM)
关键词 扫描探针显微镜 精密定位技术 三维测量 检测范围
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熔融石英半球谐振子精密磨削工艺研究 被引量:5
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作者 彭凯 方针 +3 位作者 徐思宇 谭文跃 余波 陈明君 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第2期294-298,共5页
半球谐振子是高精度半球谐振陀螺的核心部件,特征为熔融石英材料薄壁Ψ型复杂结构件,其加工方法和制造精度是制约陀螺性能和产量提升的技术瓶颈。为解决石英谐振子异形复杂球面加工难题,从工程应用出发综合考虑了谐振子加工参数要求,分... 半球谐振子是高精度半球谐振陀螺的核心部件,特征为熔融石英材料薄壁Ψ型复杂结构件,其加工方法和制造精度是制约陀螺性能和产量提升的技术瓶颈。为解决石英谐振子异形复杂球面加工难题,从工程应用出发综合考虑了谐振子加工参数要求,分析探讨了谐振子球面加工涉及的球面展成、轨迹磨削、磁流变抛光等工艺方法及技术可行性,提出了采用小直径球形砂轮的全包络轨迹磨削加工方法。研究结果表明,满足工程使用需求的谐振子加工后,内外球面圆度小于3μm,同心度小于2μm,表面粗糙度小于0.2μm,品质因数Q>1×10^(7),显著提高了半球谐振陀螺随机漂移精度。 展开更多
关键词 熔融石英材料 半球谐振子 球面展成磨削 全包络轨迹磨削 品质因数Q值
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KDP晶体单点金刚石切削脆塑转变机理的研究 被引量:21
14
作者 王景贺 陈明君 +1 位作者 董申 张龙江 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期67-70,88,共5页
加工超光滑表面的KDP晶体是现代超精密加工技术领域的重点研究课题。实验采用维氏压痕法研究KDP晶体脆性材料(001)面不同晶向的硬度、断裂韧性的变化规律。通过建立KDP晶体脆塑转变临界切削厚度模型,研究了KDP晶体金刚石切削脆塑转变机... 加工超光滑表面的KDP晶体是现代超精密加工技术领域的重点研究课题。实验采用维氏压痕法研究KDP晶体脆性材料(001)面不同晶向的硬度、断裂韧性的变化规律。通过建立KDP晶体脆塑转变临界切削厚度模型,研究了KDP晶体金刚石切削脆塑转变机理。结果表明,脆塑转变临界最小切削厚度出现在断裂韧性最小而硬度最大的[110]方向;脆塑转变临界切削最大厚度出现在断裂韧性最大而硬度最小的[001]方向。并利用超精密机床加工了KDP晶体,加工结果与理论推导结论相符合,在[001]方向加工出表面粗糙度为7.5nm(RMS)的超光滑表面。 展开更多
关键词 KDP晶体 金刚石切削 超精密加工 断裂韧性
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激光惯性约束聚变靶靶丸制备与表征 被引量:15
15
作者 李波 张占文 +16 位作者 何智兵 高党忠 陈素芬 何小珊 赵学森 漆小波 刘一杨 王宗伟 刘梅芳 马小军 孟婕 冯建红 苏琳 陈永平 刘向东 李婧 李洁 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期186-203,共18页
激光惯性约束聚变的核心思想是利用球形内爆技术对聚变燃料进行增压,使热核燃料达到高温、高密度的等离子体状态,进而实现聚变点火。基于对称压缩、流体界面不稳定性和实验诊断的考虑,ICF实验对作为热核燃料容器的空心微球的品质在球形... 激光惯性约束聚变的核心思想是利用球形内爆技术对聚变燃料进行增压,使热核燃料达到高温、高密度的等离子体状态,进而实现聚变点火。基于对称压缩、流体界面不稳定性和实验诊断的考虑,ICF实验对作为热核燃料容器的空心微球的品质在球形度、壁厚均匀性、表面粗糙度以及掺杂水平等方面提出了严格的要求。为满足这些要求,陆续发展了乳液微封装技术、降解芯轴技术、低压等离子体聚合/掺杂技术、干凝胶玻璃微球制备技术等用于多层塑料微球和空心玻璃微球的研制。另一方面,针对ICF靶丸量小、质轻以及表面要求高的特点,发展了相应的非破坏性靶丸参数表征技术,如X光照相技术、4π形貌表征技术、微球掺杂水平测量技术以及微球内燃料负载水平快速测试技术。基于这些制备与表征技术,初步实现了多层塑料微球、玻璃微球、聚-!-甲基苯乙烯芯轴微球、梯度掺杂CH微球的研制,满足了"神光Ⅱ"、"神光Ⅲ原型"及"神光Ⅲ主机"上开展的一系列内爆物理实验的要求,同时为未来点火物理实验用靶丸的研制提供了技术支撑。 展开更多
关键词 激光惯性约束聚变 靶丸 制备 参数表征 充气
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微小型化机床的研制 被引量:24
16
作者 孙雅洲 梁迎春 董申 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期591-593,共3页
研制了一台微小型化的机床试验台,本体尺寸为300×150×165mm3.该试验台采用了商品化的微型工作台、高速空气涡轮主轴、直线型超声电机和基于PC的控制卡.给出了初步的试验结果,包括加工的直槽、圆、薄壁和人脸,以及槽底的表面... 研制了一台微小型化的机床试验台,本体尺寸为300×150×165mm3.该试验台采用了商品化的微型工作台、高速空气涡轮主轴、直线型超声电机和基于PC的控制卡.给出了初步的试验结果,包括加工的直槽、圆、薄壁和人脸,以及槽底的表面粗糙度. 展开更多
关键词 微小型化机床 空气涡轮主轴 超声电机 微细铣削
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激光核聚变靶表面几何参数扫描探针测量技术 被引量:9
17
作者 孙涛 高党忠 +2 位作者 唐永建 傅依备 董申 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 2002年第4期361-363,共3页
应用改造的原子力显微镜 (AFM )作为传感系统 ,配合精密回转气浮轴系和三维微定位装置 ,实现了对激光核聚变靶球圆周方位形状误差的精密测量。采用该测量技术获得的靶球表面几何参数的测量数据及分析结果可为制靶工艺提供检测手段 。
关键词 激光核聚变靶 表面几何参数 扫描探针 测量技术 原子力显微镜 精密测量 表面形貌
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微圆弧金刚石刀具车削锗单晶衍射元件 被引量:11
18
作者 李军琪 张云龙 +4 位作者 苏军 汪志斌 郭小岗 宗文俊 张磊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期3053-3058,共6页
锗单晶衍射光学元件具有特有的色散和温度特性,在红外光学领域,具有广阔的应用前景。衍射元件必须同时满足光学镜面及相位转变点的要求,采用微圆弧金刚石单点车削是解决这一途径的主要方法之一,但采用微圆弧刀具加工时,要求同时满足粗... 锗单晶衍射光学元件具有特有的色散和温度特性,在红外光学领域,具有广阔的应用前景。衍射元件必须同时满足光学镜面及相位转变点的要求,采用微圆弧金刚石单点车削是解决这一途径的主要方法之一,但采用微圆弧刀具加工时,要求同时满足粗糙度和相位突变点是加工衍射元件的难点,因此,研究微圆弧金刚石刀具车削锗单晶衍射元件具有重大意义。基于DEFORM 3D切削仿真软件,对金刚石刀具车削锗单晶材料进行了仿真分析,分析了切削参数、刀具参数对锗单晶材料粗糙度的影响,并依据仿真试验结果优选切削参数以及刀具参数进行试验,R0.1mm微圆弧刀具车削单晶材料粗糙度达到4 nm。 展开更多
关键词 单点金刚石车削 切削仿真 衍射光学元件 表面粗糙度
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金刚石车削表面微观形貌形成机理的研究 被引量:11
19
作者 王洪祥 董小瑛 董申 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期509-512,517,共5页
为了在超精密加工前预测并控制表面粗糙度 ,提出一种建立圆弧刃车刀金刚石车削表面微观形貌的几何模型的新方法 ,开发并编写了表面微观形貌的仿真程序 ,在程序中考虑了刀具几何参数、振动和最小切削厚度对已加工表面特性的影响 .通过理... 为了在超精密加工前预测并控制表面粗糙度 ,提出一种建立圆弧刃车刀金刚石车削表面微观形貌的几何模型的新方法 ,开发并编写了表面微观形貌的仿真程序 ,在程序中考虑了刀具几何参数、振动和最小切削厚度对已加工表面特性的影响 .通过理论分析和试验研究确定了最小切削厚度与切削刃钝圆半径之间的关系 ,分析了影响已加工表面粗糙度的若干因素 ,并在仿真生成的表面微观形貌中成功地加入了随机振动信号 .大量切削试验是在自行研制的亚微米CNC超精密机床上进行的 .结果表明 :利用所建立的表面微观形貌几何模型 。 展开更多
关键词 表面微观形貌 形成机理 金刚石车削 金刚石刀具 表面粗糙度 超精密加工 机械加工
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KDP晶体微纳米加工表层缺陷对其激光损伤阈值的影响 被引量:7
20
作者 陈明君 姜伟 +1 位作者 庞启龙 刘新艳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期159-164,共6页
使用有限元方法分析了在激光辐照条件下,KDP晶体已加工表面存在的残余内应力、微裂纹及微孔等多种微纳米加工表层缺陷对晶体激光损伤阈值的影响。通过分析发现:KDP晶体微纳米加工表层缺陷的存在,会影响晶体表面的温度场及热应力场的分布... 使用有限元方法分析了在激光辐照条件下,KDP晶体已加工表面存在的残余内应力、微裂纹及微孔等多种微纳米加工表层缺陷对晶体激光损伤阈值的影响。通过分析发现:KDP晶体微纳米加工表层缺陷的存在,会影响晶体表面的温度场及热应力场的分布,使入射激光的能量积聚在缺陷附近的很小范围内,造成晶体缺陷处产生局部熔融现象,从而使KDP晶体产生损伤,降低KDP晶体的激光损伤阈值。针对微纳米表层的微裂纹进行了损伤阈值测试实验,结果表明微裂纹的存在会降低KDP晶体的激光损伤阈值(约降低3J/cm2),实验结果与仿真结果符合得很好。 展开更多
关键词 KDP晶体 激光损伤阈值 微纳米表层缺陷 残余应力 微裂纹 微孔
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