自由曲面的投影式激光振鏡掃描刻蝕誤差分析與工藝研究.pdf

1、在全球化競(jìng)爭(zhēng)的背景下，跨尺度自由曲面零部件越來(lái)越多的應(yīng)用在航空航天、能源、船舶等高、精、尖領(lǐng)域，為了實(shí)現(xiàn)特殊的表面性能需要在硬質(zhì)合金、陶瓷、復(fù)合多層膜等難加工材質(zhì)的零件表面制造大幅面微結(jié)構(gòu)，通常其加工方式是通過(guò)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行精密銑/磨削，但是存在難以兼顧高精度和高效率以及難以加工柔性材料等不足。
　　激光振鏡掃描刻蝕技術(shù)擁有聚焦激光能量高、激光光斑小、非接觸式加工等特點(diǎn)，且振鏡質(zhì)量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，起停時(shí)加速度大，跳轉(zhuǎn)速度快，

2、特別適合微結(jié)構(gòu)的高效率、高精度刻蝕，能很好彌補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)械加工的不足，投影式激光振鏡掃描技術(shù)根據(jù)光線平行投影原理，利用聚焦激光束的焦深特性，通過(guò)多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的精確定位帶動(dòng)振鏡移動(dòng)實(shí)現(xiàn)跨尺度自由曲面的刻蝕加工。
　　本文針對(duì)投影式振鏡掃描激光刻蝕系統(tǒng)主要進(jìn)行了以下幾方面研究?jī)?nèi)容：
　　(1)針對(duì)跨尺度自由曲面投影式激光振鏡掃描刻蝕，分析了其多重優(yōu)化判別條件下的曲面劃分算法，建立了曲面劃分算法的三個(gè)基本準(zhǔn)則，即曲面片分層準(zhǔn)則、曲面分

3、塊準(zhǔn)則、曲面分片準(zhǔn)則。
　　(2)針對(duì)投影式激光刻蝕系統(tǒng)，詳細(xì)研究分析了振鏡畸變誤差，并對(duì)不同校正方法的校正精度做出了評(píng)估，并對(duì)拼接誤差進(jìn)行了詳細(xì)的分析。
　　(3)針對(duì)投影式激光刻蝕系統(tǒng)，詳細(xì)研究分析了五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)誤差，并校正了振鏡與工作臺(tái)之間的旋轉(zhuǎn)裝配誤差，根據(jù)齊次變換原理建立了其空間誤差模型，得到了振鏡頭末端與機(jī)床的定位誤差，為后續(xù)的機(jī)床誤差補(bǔ)償?shù)於嘶A(chǔ)。
　　(4)通過(guò)實(shí)驗(yàn)找出從平面到曲面激光光斑尺寸、能量密