光學(xué)玻璃超聲振動(dòng)磨削表面創(chuàng)成及亞表面損傷研究.pdf

1、近年來(lái)，伴隨著光電子技術(shù)、航空航天技術(shù)、原子能技術(shù)以及激光技術(shù)等尖端科技的迅猛發(fā)展，對(duì)光學(xué)元件的性能要求也越來(lái)越高。由于光學(xué)玻璃有著諸多優(yōu)點(diǎn)，例如光學(xué)常數(shù)較為精確、性能穩(wěn)定結(jié)構(gòu)均勻、能夠?qū)崿F(xiàn)多種光學(xué)功能等，其在上述領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。但光學(xué)玻璃也是一種硬脆材料，有著諸多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也存在著高硬度、低韌性、易崩碎以及難加工等缺點(diǎn)，如果采用傳統(tǒng)磨削、研磨和拋光的加工方法，則難以兼顧加工效率、成本與表面質(zhì)量的要求。
　　隨著精密/超精密加工技

2、術(shù)的發(fā)展，超聲振動(dòng)磨削加工技術(shù)因其高效低損傷的加工優(yōu)勢(shì)脫穎而出，逐漸成為光學(xué)玻璃精密加工的主要方法之一。本論文建立了光學(xué)玻璃超聲振動(dòng)磨削加工表面粗糙度的仿真模型，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)仿真模型加以驗(yàn)證與修正；分析了光學(xué)玻璃超聲振動(dòng)磨削加工亞表面損傷的形成機(jī)制；研究了加工參數(shù)對(duì)表面粗糙度及亞表面損傷的影響規(guī)律，為探索提高光學(xué)玻璃加工表面質(zhì)量、減免亞表層損傷的技術(shù)措施提供了依據(jù)。
　　在光學(xué)玻璃的實(shí)際應(yīng)用中對(duì)于表面粗糙度的要求較高，研究加工

3、表面粗糙度的影響因素及規(guī)律是提高加工表面質(zhì)量的基礎(chǔ)。本文對(duì)砂輪表面形貌進(jìn)行了采樣，獲得了采樣區(qū)域形貌的數(shù)字化信息；并通過(guò)對(duì)采樣數(shù)據(jù)的處理與計(jì)算構(gòu)建了砂輪表面形貌仿真模型，通過(guò)砂輪表面形貌特征的實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證了仿真模型的有效性。分析并計(jì)算了磨粒在砂輪表面的隨機(jī)排列位置；基于超聲振動(dòng)磨削加工的運(yùn)動(dòng)分析，構(gòu)建了加工過(guò)程中任意磨粒的空間運(yùn)動(dòng)方程，為光學(xué)玻璃超聲振動(dòng)磨削加工表面粗糙度預(yù)測(cè)模型的建立提供了基礎(chǔ)。
　　在以上研究

4、的基礎(chǔ)上，運(yùn)用表面輪廓搜索算法，建立了加工表面粗糙度的預(yù)測(cè)模型，采用MATLAB軟件，實(shí)現(xiàn)了加工表面粗糙度的預(yù)測(cè)。進(jìn)行了光學(xué)玻璃BK7的超聲振動(dòng)磨削加工實(shí)驗(yàn)，對(duì)表面粗糙度預(yù)測(cè)模型的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證與修正。研究了超聲振動(dòng)參數(shù)、磨削加工參數(shù)等對(duì)表面粗糙度的影響規(guī)律，為實(shí)現(xiàn)光學(xué)玻璃低表面粗糙度超聲振動(dòng)精密磨削加工工藝參數(shù)的選擇提供了依據(jù)。
　　光學(xué)玻璃在加工過(guò)程中產(chǎn)生的亞表面損傷直接影響工件的使用壽命和性能。本文對(duì)光學(xué)玻璃超聲振動(dòng)磨削加