基于图像处理技术的金刚石车刀自动研磨系统的研究

• 作 者: 赵群章
• 出 处: 天津大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 超精密加工 金刚石刀具 研磨 图像处理

随着超精密及光学自由曲面加工技术的发展,高精度圆弧刃金刚石车刀的需求不断增加。但目前绝大多数单晶金刚石车刀的制备仍然依靠手工操作来完成,精度和生产效率都很难满足市场的需求。在分析了圆弧刃金刚石车刀创成原理的基础上,本文研究并开发了基于在线图像处理技术的圆弧刃金刚石车刀自动研磨系统。首先,论证了金刚石车刀自动研磨系统的原理和系统结构,利用有限元方法分别对系统的动刚度和静刚度进行了分析,根据分析结果选择了最佳方案,并进行系统的搭建和控制系统软硬件的开发。其次,为提高车刀研磨前的初始安装精度,通过比较圆弧刃金刚石车刀三种常用检出方法的测量精度和效率,确定了基于轮廓匹配方法为车刀初始安装过程中所使用的最佳检出方法,利用该方法进行了金刚石车刀的安装,将安装误差控制在亚微米级。并对研磨过程中的金刚石车刀进行了切削刃形状信息和位置信息的亚像素精度测量。测量结果表明,系统能够实现圆弧切削刃半径分别为1 mm,0.5 mm,0.2 mm的金刚石车刀的在线测量。并将图像测量结果和使用轮廓测量仪得到的测量结果进行比较,保证了系统的可靠性。最后利用开发的金刚石车刀自动研磨系统进行了相应的工艺实验,在单因素分析方法的基础上,进行了研磨工艺参数的优化,确定了圆弧刃金刚石刃型研磨加工的最佳工艺参数,在此参数下实现了高效率的圆弧刃金刚石刀具研磨。本文通过设计的圆弧刃金刚石车刀研磨系统解决了金刚石车刀圆弧刃刃型研磨这一技术难题,为超精密加工和光学自由曲面加工提供了保证。