SiC陶瓷非球面磨削砂輪磨損及其對(duì)面形誤差影響研究.pdf

1、SiC陶瓷具有硬度高、耐磨損、熱膨脹系數(shù)小、耐化學(xué)腐蝕、比剛度高以及穩(wěn)定性好等材料特性，已越來越廣泛地應(yīng)用于衛(wèi)星、航空航天、先進(jìn)武器、空間望遠(yuǎn)鏡等領(lǐng)域，對(duì)大口徑SiC陶瓷光學(xué)元件加工效率和加工精度的要求也越來越高。目前金剛石砂輪磨削仍是SiC陶瓷主要加工手段，但由于SiC陶瓷的高硬度和高耐磨性，在大口徑非球面磨削過程中，砂輪磨損嚴(yán)重、磨削效率低、磨削表面/亞表面質(zhì)量差以及非球面磨削時(shí)面形誤差大等成為制約SiC陶瓷非球面應(yīng)用的關(guān)鍵因素。因

2、此，研究砂輪磨損對(duì)SiC陶瓷磨削特性及對(duì)大口徑SiC陶瓷非球面磨削面形誤差的影響，對(duì)提高SiC陶瓷非球面加工效率和加工精度具有非常重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文針對(duì)大口徑SiC陶瓷非球面磨削過程中砂輪磨損嚴(yán)重的問題，從增大砂輪有效使用率、減小砂輪磨損方面分析了不同磨削方式下金剛石砂輪磨削SiC陶瓷時(shí)的軌跡特性，以及現(xiàn)有幾種非球面磨削方式在減小砂輪磨損、提高非球面磨削面形誤差方面的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇了可以明顯增大砂輪有效使用率的平行

3、法磨削作為SiC陶瓷非球面磨削方式。以非球面磨削表面殘余高度為依據(jù)，以最大化砂輪有效使用率為目的，給出了砂輪形狀尺寸及磨削時(shí)砂輪傾斜角度的選擇范圍，確定了以等材料去除率去除和等殘余高度去除相結(jié)合的方式對(duì)SiC陶瓷非球面磨削過程進(jìn)行有效控制。
　　根據(jù)SiC陶瓷高硬度的物理特性選擇了金剛石砂輪進(jìn)行磨削實(shí)驗(yàn)；通過對(duì)比分析SiC陶瓷和玻璃磨削過程中磨削力、磨削力比情況，發(fā)現(xiàn)SiC陶瓷具有更高的難加工性，且砂輪磨損比較明顯，因此，首先基于

4、金剛石顆粒刻劃實(shí)驗(yàn)，分析了單顆金剛石磨粒持續(xù)刻劃SiC陶瓷時(shí)磨削力、刻劃溝槽寬度和深度、表面質(zhì)量的變化情況，結(jié)果顯示當(dāng)刻劃距離達(dá)到1800mm時(shí)金剛石顆粒嚴(yán)重破碎失去磨削能力。進(jìn)而通過金屬結(jié)合劑金剛石砂輪磨損實(shí)驗(yàn)，研究了砂輪磨損對(duì)SiC陶瓷磨削力及磨削質(zhì)量的影響，得到在砂輪磨損過程中SiC陶瓷材料磨削去除特性。在此基礎(chǔ)上，建立了砂輪穩(wěn)定磨削階段金屬結(jié)合劑金剛石砂輪磨削SiC陶瓷的體積磨削比回歸模型，為后續(xù)建立砂輪磨損對(duì)SiC陶瓷非球面磨

5、削面形誤差影響模型提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　以SiC陶瓷磨削過程中的體積磨削比為橋梁，建立了砂輪磨損對(duì)SiC陶瓷非球面磨削面形誤差的影響模型，通過SiC陶瓷非球面平行法磨削實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了砂輪瞬時(shí)徑向磨損量模型和非球面磨削面形誤差模型的理論值與實(shí)驗(yàn)值的誤差低于20％。以SiC陶瓷非球面磨削過程中砂輪瞬時(shí)徑向磨損量為依據(jù)，建立了SiC陶瓷非球面磨削面形誤差預(yù)補(bǔ)償模型，通過理論分析及數(shù)值仿真，結(jié)果表明：通過多次砂輪磨損預(yù)補(bǔ)償?shù)?，理論上可以大?/p>