1 新乡职业技术学院智能制造学院, 河南 新乡 453000
2 河南理工大学机械工程学院, 河南 郑州 450000
3 豫北转向系统(新乡)有限公司品质工程部, 河南 新乡 453000
为达到更精确预测机床导轨几何误差的目的, 设计一种建立在公差基础上的几何误差预测方法, 并构建表面形貌误差和几何误差的映射关系。采样双频激光干涉仪具有高精度、快速响应以及高分辨率的优势, 充分满足高精度位移测试的需求。以等距方式对X轴导轨行程设置了37个测量点, 滑板到达各测量位置时分别经过6 s停留完成采样过程, 仿真结果的圆形标记位置拟合曲线R2参数可以达到理想的拟合精度。实际测量数据与预测结果间存在0.15 μm的差值, 相对于几何误差测试结果, 大部分残差都很小, 最大残差被控制在测量结果10%以内。实验结果验证采用该方法能够满足以公差为依据的机床导轨几何误差准确预测。该研究对提高机床精度具有很好的理论指导意义, 易于实际推广应用。
机床导轨 激光干涉仪 几何误差 公差 试验验证 machine guide laser interferometer geometric error tolerance experimental verification
1 北京空间机电研究所，北京 100094
2 先进光学遥感技术北京市重点实验室，北京 100094
空间相机运载过程的冲击振动及在轨复杂力热环境的影响容易导致相机焦平面与像面的不重合，产生离焦问题。针对长线阵大负载焦平面离焦问题，设计了一种调焦机构。该机构采用两套机构驱动，可以提供大的驱动力矩，并采用两组过约束导轨保证其力学性能。每套驱动机构由步进电机、滚珠丝杠、编码器、滚动导轨和齿轮系组成。对调焦机构建立了有限元仿真分析模型，通过模态分析，验证了该结构具有较好的刚性，能够满足相应的力学条件要求。后续通过力学试验后的精度测试对调焦精度、稳定性精度分析表明：该调焦机构的调焦精度为3.8 μm，稳定性小于5″, 同步精度为1.1 μm。设计及试验证明，该调焦机构具有较高的调焦精度和可靠性，可以满足一定范围内长线阵焦面精密调焦需要。
空间相机 调焦机构 长焦面 过约束导轨 space camera focusing mechanism long focal plane overconstrained lead rail 红外与激光工程
2021, 50(11): 20210270
强激光与粒子束
2020, 32(7): 072001
1 长春理工大学, 吉林 长春 130022
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
3 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
为了提高氧化铝陶瓷导轨超精密研抛加工的工作效率, 分析了研抛压力、研抛速度以及磨料添加间隔等工艺参数与研磨抛光效率的关系。首先, 根据氧化铝陶瓷导轨的特性及物理参数, 确定研磨抛光盘以及磨料的选型。然后以高精度平面平晶作为检测工具, 平晶与导轨表面形成干涉条纹, 利用条纹的数量定量表征研抛效果。最终得到氧化铝陶瓷导轨的最佳工艺参数: 每个研抛压力应该控制在40 N; 研抛线速度为45 m/min; 研磨剂的添加时间为30 min。在同等时间内, 应用此套工艺参数可以达到更高的面型精度。
高精度 陶瓷导轨 超精研抛 high-precision ceramic guides ultra-precision polishing
1 南通大学机械工程学院, 江苏 南通 226019
2 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
3 南通大学电气工程学院, 江苏 南通 226019
4 南通理工学院, 江苏 南通 226002
金属与金属配副的滑动导轨具有刚度高、承载力强等优点, 但该类型导轨存在摩擦系数大、响应速度慢的缺点, 严重限制了该型导轨的使用范围。根据仿生学原理使用激光微织构技术在金属滑动导轨副表面加工出有序排列的微凹坑以改善导轨的摩擦学性能。通过Matlab仿真验证微凹坑造型对减少摩擦副摩擦力的作用, 并在40Cr盘试样端面加工规则、有序排列的微凹坑, 与HT200销试样配副, 在Rtec摩擦磨损试验机上开展导轨的摩擦特性试验研究。仿真和实验结果表明, 微凹坑不仅可以改善导轨的储油情况, 还可以产生动压润滑效应, 有效地降低金属配副滑动导轨的摩擦系数, 实验中最大摩擦系数可降低72%。
滑动导轨 激光仿生微织构 动压润滑效应 摩擦系数 sliding guide laser bionic micro-texture dynamic pressure lubrication effect friction coefficient
1 重庆电子工程职业学院机电学院, 重庆 401331
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621000
基于美国国家点火装置(NIF)介绍了钕玻璃激光放大器空间布局和光机组件结构组成, 剖析了光机组件现场安装工装和现场安装工艺参数, 研究了光机组件现场安装技术：精确定位与刚性连接、全行程导轨陪护技术以及基于CCD的分级举升和柔性就位。同时, 针对我国类似装置就现场安装情况进行了总结。本研究成果拟为我国即将研制的特大型激光驱动装置提供技术支持。
激光器 光机组件 精确定位 导轨陪护 柔性就位 现场安装 激光与光电子学进展
2017, 54(9): 091409
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130022
考虑采用静态三步拼接曝光法的扫描干涉场曝光系统的性能与工作台的定位精度及稳定性相关, 设计了一种大行程、高精度二维工作台以提高其定位精度。采用摩擦驱动和压电陶瓷微位移机构组合的方式构成宏、微进给机构, 由闭式气体静压导轨带动工作台实现沿X、Y两个方向的光栅分度与扫描运动。优化设计了摩擦驱动机构和气体静压导轨结构, 并对工作台整体结构固有频率进行了有限元分析。使用自准直仪检测了导轨在X、Y方向的直线性, 结果显示其两方向偏航和俯仰精度均在±0.04 μm以内。使用激光干涉仪检测了导轨在X方向的定位精度和定位噪声, 结果表明, 对X向行程为220 mm、Y向行程为300 mm的工作台, 其X方向的定位精度优于±5 nm, 定位稳定性可达±25 nm。得到的结果满足扫描干涉场曝光系统工作台纳米级定位精度的要求。
扫描干涉光刻系统 高精度工作台 气体静压导轨 摩擦驱动 纳米级定位 scanning interference lithographic system high-precision stage gas hydrostatic guideway friction drive nanometer positioning
上海理工大学 医疗器械与食品学院， 上海 200093
为了修正静压气浮激光点云数据扫描误差，提出了一种基于不同扫描速度下所采集的点云数据，通过最小二乘法分区间建立误差预测模型实现对相应误差修正的新方法。实验结果表明，静压气浮三维测量仪的测量精度随气浮导轨扫描速度变化在特定范围内基本呈二次曲线变化关系，该误差修正方法能够快速、准确地实现静压气浮激光点云数据扫描误差的修正，具有较大的适用性和实际参考价值。
线扫方式 静压气浮导轨 激光点云数据 最小二乘法 误差修正 linear scanning mode aerostatic guide laser point cloud data the minimal least square method error correction
湖南大学 汽车车身先进设计制造国家重点实验室, 湖南 长沙 410082
针对现有的热误差建模方法建模效率低, 模型预测精度不理想等问题, 提出了广义径向基函数神经网络(RBF)建模方法并将其应用于数控机床热误差建模中。讨论了采用广义RBF神经网络进行热误差建模的原理及步骤。以数控导轨磨床主轴箱系统为例, 布置了12个主轴热误差的关键温度测点, 测得了2组独立的主轴箱系统热误差数据。将测得的数据分别用于建立主轴箱系统热误差广义RBF神经网络预报模型和验证模型的准确性。研究结果表明, 热误差广义RBF神经网络模型具有预测精度高及泛化能力强的优点; 与传统的RBF神经网络建模方法相比, 提出的广义RBF神经网络建模方法建模效率更高, 模型鲁棒性及预测性能更好, 是一种可以用于数控机床热误差实时补偿的有效建模方法。
广义径向基函数 神经网络 热误差建模 聚类算法 泛化能力 鲁棒性 数控导轨磨床 generalized radial basis function neural network thermal error modeling clustering algorithm generalization ability robustness Numerical Control(NC) guide rail grinder
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
由于大型衍射光栅刻划机刻划系统的双拉杆结构不能使其满足精度指标要求,本文设计了一套单拉杆结构.讨论了石英导轨分度方向弯曲误差产生的原因及其减小该误差的方法,分析和比较了两种拉杆结构的鞍型滑块的受力情况.基于材料力学弯曲变形理论,建立了石英导轨分度方向弯曲误差模型.在该模型的基础上仿真了双、单拉杆结构下刻划系统的石英导轨在分度方向上的弯曲变形误差.最后,使用双频激光干涉仪对石英导轨上的两个特征测量点进行了测量.测量结果显示:改进后的拉杆结构使得石英导轨在两特征测量点处的位移误差由50.36 nm降低到小于10 nm,满足大型衍射光栅刻划机刻划系统在分度方向上5~10 nm的精度指标要求.
光栅刻划机 衍射光纤 双拉杆结构 单拉杆结构 石英导轨 grating ruling engine diffraction optical fiber double-rod structure single-rod structure quartz guide rail
