Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tối ưu hóa đường đi gia công và loại bỏ vật liệu để loại bỏ vật liệu đồng nhất trong quá trình đánh bóng bề mặt quang học
Tóm tắt
Việc loại bỏ vật liệu đồng nhất ảnh hưởng đến độ chính xác của hình dạng và chất lượng bề mặt quang học trong quá trình đánh bóng. Nói chung, lập kế hoạch đường đi đánh bóng và tối ưu hóa việc loại bỏ vật liệu thường được nghiên cứu một cách tách biệt. Trong bài báo này, nghiên cứu kết hợp hai khía cạnh này được áp dụng nhằm đảm bảo tốt hơn sự đồng nhất trong việc loại bỏ vật liệu và hiệu suất đánh bóng. Hai đường đi đánh bóng phổ biến được đề cập: đường đi quét và đường tròn đồng tâm. Đường đi quét được chia thành khu vực bên trong và khu vực cạnh, trong khi đó đường tròn đồng tâm được chia thành khu vực ngoại vi và khu vực trung tâm, tương ứng. Việc loại bỏ vật liệu do đường đi đánh bóng gây ra được phân tích thông qua mô phỏng bản đồ loại bỏ vật liệu. Đối với đường đi quét, khoảng cách được xác định dựa trên số lượng các hình dạng loại bỏ chồng chéo trên mặt cắt ngang của đường đi, và giá trị khoảng cách tối ưu trong mỗi khoảng cách được xác định bằng phương pháp số. Sau đó, tốc độ cấp liệu được tối ưu hóa để kiểm soát độ dày loại bỏ vật liệu trong khu vực bên trong, loại bỏ tình trạng đánh bóng quá mức trong khu vực cạnh, và đảm bảo hiệu suất đánh bóng. Đối với đường tròn đồng tâm, trong khu vực ngoại vi, ảnh hưởng của độ cong đường đi đến hình dạng loại bỏ được loại bỏ bằng cách tối ưu hóa góc nghiêng và tốc độ cấp liệu, để luật khoảng cách của đường đi quét có thể được áp dụng cho đường tròn đồng tâm. Hơn nữa, tình trạng đánh bóng quá mức trong khu vực trung tâm được loại bỏ bằng cách tối ưu hóa bán kính của đường đi trung tâm, góc nghiêng, và tốc độ cấp liệu. Các mô phỏng và thí nghiệm được thực hiện để xác minh tính khả thi của phương pháp được đề xuất. Kết quả cho thấy phương pháp được đề xuất có thể cải thiện hiệu quả sự đồng nhất trong việc loại bỏ vật liệu, kiểm soát độ dày loại bỏ vật liệu, và đảm bảo hiệu suất đánh bóng.
Từ khóa
#đánh bóng quang học #tối ưu hóa đường đi #loại bỏ vật liệu #đồng nhất #chất lượng bề mặtTài liệu tham khảo
Ding YF, Min XP, Fu WW, et al. (2019) Research and application on force control of industrial robot polishing concave curved surfaces. Proc IMeche, Part B: Journal of Engineering Manufacture 233 (6):1674–1686. https://doi.org/10.1177/0954405418802309
Zhai K, He Q, Li L, et al. (2017) Study on chemical mechanical polishing of silicon wafer with megasonic vibration assisted. Ultrasonics 80:9–14. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2017.04.005
Liu P, Bae S, Hong S, et al. (2022) Investigation of thermal effects in copper chemical mechanical polishing. Precis Eng 73:195–202. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2021.08.022
Choi YT, Wereley NM (2022) Controllable stress of magnetorheological fluid elastomeric encapsulations. IEEE Trans Magn 58(2):1–10. https://doi.org/10.1109/TMAG.2021.3085588
Guo Y, Yin S, Ohmori H, et al. (2022) A novel high efficiency magnetorheological polishing process excited by Halbach array magnetic field. Precis Eng 74:175–185. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2021.11.011
Wang C, Zhang Z, Cheung CF, et al. (2022) Maskless fluid jet polishing of optical structured surfaces. Precis Eng 73:270–283. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2021.09.010
Wan K, Wan S, Jiang C, et al. (2022) Sparse bi-step raster path for suppressing the mid-spatial-frequency error by fluid jet polishing. Opt Express 30(5):6603–6616. https://doi.org/10.1364/OE.453122
Wang Z, Wu L, Fang Y, et al. (2022) Application of flow field analysis in ion beam figuring for ultra-smooth machining of monocrystalline silicon mirror. Micromachines 13(2):318. https://doi.org/10.3390/mi13020318
Chernyshev A, Chkhalo N, Malyshev I, et al. (2021) Matrix based algorithm for ion-beam figuring of optical elements. Precis Eng 69:29–35. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2021.01.006
Huang Z, Chen G, Liu H, et al. (2022) Research on robot bonnet polishing silicon carbide optical element machining method based on improved traveling salesman problem pseudo-random polishing path planning. Opt Eng 61(2):25102. https://doi.org/10.1117/1.OE.61.2.025102
Zhong B, Deng W, Chen X, et al. (2021) Frequency division combined machining method to improve polishing efficiency of continuous phase plate by bonnet polishing. Opt Express 29(2):1597–1612. https://doi.org/10.1364/OE.412678
Tian F, Lv C, Li Z, et al. (2016) Modeling and control of robotic automatic polishing for curved surfaces. CIRP J Manuf Sci Technol 14:55–64. https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2016.05.010
Jin M, Wang L, Ye S, et al. (2020) A novel functionally graded lapping and polishing method for the improvement of material removal uniformity. J Manuf Process 50:102–110. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2019.12.039
Han Y, Zhang L, Guo M, et al. (2018) Tool paths generation strategy for polishing of freeform surface with physically uniform coverage. Int J Adv Manuf Technol 95(5-8):2125–2144. https://doi.org/10.1007/s00170-017-1281-2
Zhao Q, Zhang L, Han Y, Fan C (2019) Polishing path generation for physical uniform coverage of the aspheric surface based on the archimedes spiral in bonnet polishing. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture 233(12):2251–2263. https://doi.org/10.1177/0954405419838655
Zhang L, Han Y, Fan C, et al. (2017) Polishing path planning for physically uniform overlap of polishing ribbons on freeform surface. Int J Adv Manuf Technol 92(9-12):4525–4541. https://doi.org/10.1007/s00170-017-0466-z
Zhang L, Tam HY, Yuan CM, et al. (2002) An investigation of material removal in polishing with fixed abrasives. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture 216(1):103–112. https://doi.org/10.1243/0954405021519591
Tam HY, Zhang L, Hua M (2004) Material removal by fixed abrasives following curved paths. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture 218 (7):713–720. https://doi.org/10.1177/095440540421800704
Fan C, Zhao J, Zhang L, et al. (2016) Local material removal model considering the tool posture in deterministic polishing. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science 230(15):2660–2675. https://doi.org/10.1177/0954406215598800
Fan C, Zhao J, Zhang L, et al. (2014) Modeling and experimental study on the material removal in the velocity-dwell-mode polishing process. J Mech Eng 50(5):173–181. https://doi.org/10.3901/JME.2014.05.173
Tam HY, Hua M, Zhang L (2007) Aspheric surface finishing by fixed abrasives. Int J Adv Manuf Technol 34(5-6):483–490. https://doi.org/10.1007/s00170-006-0625-0
Fan C, Zhao J, Zhang L, et al. (2014) Predictive models of the local and the global polished profiles in deterministic polishing of free-form surfaces. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture 228(8):868–879. https://doi.org/10.1177/0954405413512813
Hy Tam, Cheng H (2010) An investigation of the effects of the tool path on the removal of material in polishing. J Mater Process Technol 210(5):807–818. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2010.01.012
Greenwood JA (1985) Formulas for moderately elliptical hertzian contacts. J Tribol 107(4):501–504. https://doi.org/10.1115/1.3261116
Greenwood JA (1997) Analysis of elliptical hertzian contacts. Tribol Int 30(3):235–237. https://doi.org/10.1016/S0301-679X(96)00051-5