基于噴嘴電解的ELID磨削機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來,隨著光電信息、微機(jī)電、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的飛速發(fā)展,其產(chǎn)品呈現(xiàn)明顯的小型化與微型化的趨勢,而硬質(zhì)合金材料以其優(yōu)良的機(jī)械性能在這些產(chǎn)品中獲得了廣泛的運(yùn)用,其中一個典型的應(yīng)用是光電產(chǎn)業(yè)中各種微小非球面透鏡模壓中使用的高精度硬質(zhì)合金模具。因此,對于硬質(zhì)合金材料微小非球面的超精密加工技術(shù)及裝備的研究與開發(fā)具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。
　　在線電解修整(Electrolytic In-process Dressing,ELID)

2、鏡面磨削適于硬質(zhì)合金材料的高效、超精密加工,但是在加工微小非球面時,存在電極設(shè)置困難、砂輪易與工件發(fā)生干涉、易磨損砂輪柄、易產(chǎn)生振動等諸多問題。采用噴嘴電解ELID磨削方式,無需在加工區(qū)域安裝電極,有效避免了上述缺陷。本文在國家自然科學(xué)基金資助項目(項目號:No.50675064)、國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃,項目號:2006AA42335)、國家“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(項目號:2010ZX04001-151

3、)、國際科技合作專項(項目號:2012DFG70640)等一系列項目的支持下,針對噴嘴電解ELID磨削技術(shù)開展了研究工作。本文的研究從噴嘴電解ELID磨削的基礎(chǔ)研究、工藝研究和應(yīng)用研究三個層面上展開,通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與理論分析相結(jié)合,力圖對噴嘴電解ELID磨削的電解機(jī)理、工藝規(guī)律及其應(yīng)用等方面進(jìn)行全面、系統(tǒng)的分析。
　　其中,基礎(chǔ)研究部分主要進(jìn)行噴嘴電解ELID磨削電解機(jī)理的研究,通過電解成膜過程與氧化膜作用機(jī)理的總結(jié)與分析,建立了不

4、同電極材料和接線方式下的氧化膜厚度模型,并將仿真計算值與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,其變化基本符合實(shí)際氧化膜生長的規(guī)律。
　　工藝研究部分主要進(jìn)行噴嘴電解ELID平面磨削工藝實(shí)驗(yàn),工藝研究從單因素和多因素兩個角度展開,單因素研究目的是總結(jié)工藝規(guī)律,為其后的多因素研究和應(yīng)用研究打下基礎(chǔ);多因素研究則基于正交工藝實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果,采用灰色系統(tǒng)理論,進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)勢因素分析、工藝參數(shù)優(yōu)化、工藝參數(shù)預(yù)測等研究。在本文工藝實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),基于灰色關(guān)聯(lián)分析

5、,得出了各影響因素對磨削力與表面粗糙度的影響程度;基于灰色決策,得出了正交實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)工藝參數(shù)組合,實(shí)現(xiàn)了參數(shù)優(yōu)化與優(yōu)選;基于灰色預(yù)測,建立了磨削力與表面粗糙度的灰色多變量組合預(yù)測模型,通過與傳統(tǒng)多元線性回歸預(yù)測模型的對比,驗(yàn)證了其預(yù)測精度。
　　應(yīng)用研究部分圍繞應(yīng)用噴嘴電解ELID超精密磨削技術(shù)的復(fù)合加工機(jī)床開發(fā)與微小非球面加工進(jìn)行。機(jī)床開發(fā)包括機(jī)床總體設(shè)計與關(guān)鍵部件開發(fā),微小非球面加工則采用所開發(fā)的機(jī)床,結(jié)合超精密斜軸鏡面磨削,

6、進(jìn)行了微小非球面的加工實(shí)驗(yàn),分析、總結(jié)了相關(guān)工藝規(guī)律。
　　本文關(guān)于噴嘴電解ELID成膜機(jī)理與氧化膜厚度模型、噴嘴電解ELID平面磨削工藝參數(shù)規(guī)律與工藝參數(shù)研究、復(fù)合加工機(jī)床開發(fā)以及微小非球面的噴嘴電解ELID加工的研究,對于實(shí)現(xiàn)微小硬質(zhì)合金材料零部件的高效、精密、優(yōu)質(zhì)和低損傷鏡面加工,提供了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。同時,對于滿足光電通訊、光學(xué)、信息等產(chǎn)業(yè)對超精密微小非球面光學(xué)模具的需求,帶動超精密加工、納米加工技術(shù)及其裝備的發(fā)展具有一定