浙江工业大学金明生获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江工业大学申请的专利基于复合结构研抛工具的全频段面形误差协同控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116984953B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-12发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310975723.2,技术领域涉及:B24B1/00;该发明授权基于复合结构研抛工具的全频段面形误差协同控制方法是由金明生;李燕;金明磊;罗仕挺;诸东杰;唐璇设计研发完成,并于2023-08-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于复合结构研抛工具的全频段面形误差协同控制方法在说明书摘要公布了:本发明属于超精密加工技术领域,具体公开了一种基于复合结构研抛工具的全频段面形误差协同控制方法,包括:获得初始低、中、高频误差分布模型。分析工件表面各频段误差分布特征,建立全频段面形误差协同控制模型。获取材料去除深度,设定各频段面形误差分布最大值。采用最佳组合算法获得最佳驱动电压值、最优轨迹及相关参量组合。根据最优参量组合建立判定矩阵对该参量组合下的执行效果进行评估。根据判定矩阵计算协同控制模型中的系数值,结合外部约束条件,代入全频段面形误差协同控制模型,得出最优解,获得最佳协同控制策略。本发明能够保证整个工具的结构稳定性,在实现抑制中频PSD1误差的同时保证低频面形不受破坏。
本发明授权基于复合结构研抛工具的全频段面形误差协同控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于复合结构研抛工具的全频段面形误差协同控制方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1,利用激光干涉仪采集待加工工件初始面形误差分布特征,根据DT-CWT自适应理论分离所述面形误差分布特征,获得初始低、中、高频误差分布模型; 步骤2,分析工件表面各频段误差分布特征,建立全频段面形误差协同控制模型,获得最佳加工参数组合,其中,全频段面形误差协同控制模型的建立过程包括: 步骤2.1,利用Zernike项模拟表面不规则度,即: 式中z是表面矢高,Zi是第i个非球面的像差,r是以透镜单位为单位的极坐标矢径长度,c是曲率,k是圆锥系数,αi第i个非球面的系数,N是Zernike系数的个数,Ai第i个ZernikeStandard多项式的系数,ρ是光线归一化径向坐标,是光线角向坐标,A是周期项振幅、ω0是周期项频率,是相位偏移; 分析待加工工件表面属性,确定r、αi、c、k这些表面特征系数; 步骤2.2,若需要保证各频段误差的有效控制,则需要求解如下问题: 根据最优化方法求解获得满足使表面不规则度最小的最佳加工参数组合,据此建立判定矩阵: 式中U是最佳电渗调控参数组合,G是最优轨迹参量组合,F最优振动抑制相关参量组合,K1、K2、K3分别是指最佳电渗调控参数组合的判定系数、最优轨迹参量组合的判定系数、最优振动抑制相关参量组合的判定系数,P是判定矩阵,P1是电渗调控参数判定矩阵,P2是轨迹参量判定矩阵,P3是振动抑制参量判定矩阵; 步骤2.3,依据步骤2.2的计算结果,根据加工系统在加工工件时的负荷约束条件如式4所示,获得全频段面形误差协同控制的最佳加工参数组合: 式中f是加工系统振动频率,fmin是加工系统最小振动频率,fmax是加工系统最大振动频率,Zmin是最小面形不规则矢高,Ze是最佳面形不规则矢高,Zmax是最大面形不规则矢高,c是曲率,c0是元件表面最小曲率,c1是元件表面最大曲率; 步骤2.4,根据约束条件获得全频段面形误差协同控制的最佳参数组合,建立全频段面形误差协同控制模型; 步骤3,获取材料去除深度,设定各频段面形误差分布最大值; 步骤4,结合分层修形方法,针对高频段的面形误差及PSD2段的中频误差抑制获得最优轨迹控制策略; 步骤5,针对低频段的面形误差及PSD1段的中频误差,研究研抛工具模式对系统各振动模态的影响关系,利用贝叶斯算法优化最佳加工参数组合; 步骤6,针对高频段的面形误差抑制,依据电渗原理,围绕实现材料确定性去除这一目标对工具-工件间的接触应力进行微观调控,利用仿真实验分析与加工试验验证获得最佳驱动电压范围,保证工件表面加工精度; 步骤7,利用判定矩阵获得最佳加工参数组合判定解,对该参数组合下的执行效果进行评估; 步骤8,根据判定矩阵计算全频段面形误差协同控制模型中的系数值; 步骤9,结合外部约束条件,代入全频段面形误差协同控制模型,得出最优解,获得最佳协同控制策略。
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