本文選題：大口徑SiC反射鏡 + 金屬基圓弧砂輪��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學》2016年碩士論文

【摘要】：目前隨著空間技術的迅速發(fā)展,對空間反射鏡有大口徑、高精度的需求,如導彈預警、天文或空間望遠鏡、深空探測器、衛(wèi)星等裝置的反射鏡需要更高的成像質量,使得大口徑、高精度的反射鏡的制造技術格外重要。SiC作為新一代反射鏡材料,具有優(yōu)越的物理與機械性能,但是SiC具有較高的硬脆特性,難于加工,采用圓弧砂輪的軌跡包絡磨削加工對SiC反射鏡的加工具有優(yōu)勢。目前采用金屬基金剛石圓弧砂輪的精密磨削加工是大口徑SiC反射鏡的一種重要加工方式。但是由于SiC較高的硬脆特性以及加工大口徑尺寸的需求,金剛石圓弧砂輪在磨削過程中的損耗量較大。同時圓弧砂輪截面的圓弧廓形易磨損破壞,嚴重影響SiC反射鏡面形精度。所以,圓弧砂輪的在線修整技術十分關鍵。因此,本文針對大口徑SiC反射鏡磨削用金屬基金剛石圓弧砂輪的在線修整技術進行了研究。提出基于雙軸回轉展成運動的圓弧包絡任意球體的電火花修整砂輪的方法。并研制了大口徑SiC反射鏡磨削用金屬基圓弧砂輪的在線修整裝置,實現(xiàn)了金屬基圓弧砂輪的電火花在線修整。解決了圓弧砂輪在線修整的難題,提高了大口徑SiC反射鏡的加工質量和效率,為空間光學先進制造技術提供支持。首先,本文分析了圓弧砂輪的優(yōu)點以及采用圓弧砂輪的軌跡包絡磨削法的原理,得出其具有砂輪利用率高、壽命長的優(yōu)點。提出基于雙軸回轉展成運動的圓弧包絡任意球體的電火花修整砂輪的方法,通過建立三維空間數(shù)學模型,分析、推導得到砂輪修整的原理公式。分析了圓弧砂輪的圓弧廓形的結構形式、修整電極旋轉軸線和砂輪旋轉軸線夾角的規(guī)律,確定了砂輪的結構形式和圓弧砂輪的修整角度。其次,對圓弧砂輪的圓弧半徑的選擇進行了分析和確定。然后分別計算、設計了錐形砂輪、杯形修整電極、電火花修整裝置和在線電解修銳裝置,研制出大口徑SiC反射鏡磨削用金屬基金剛石圓弧砂輪的在線修整裝置。研究了在線修整裝置應用過程中,砂輪的蝕除規(guī)律和圓弧砂輪的圓弧半徑變化規(guī)律;并對磨削過程中圓弧砂輪需要修整的情況進行了預測計算。最后,對電火花修整圓弧砂輪的表面形貌進行實驗研究,獲得了電火花放電參數(shù)對砂輪表面形貌的影響規(guī)律。通過研制的大口徑SiC反射鏡磨削用金屬基圓弧砂輪在線修整裝置進行加工實驗,對圓弧砂輪的修整效果進行了驗證,結果表明,采用基于雙軸回轉展成運動的圓弧包絡球體的電火花修整方法可較好實現(xiàn)金屬基圓弧砂輪的在線修整。
[Abstract]:At present, with the rapid development of space technology, there is a need for large aperture and high precision space mirrors, such as missile warning, astronomical or space telescopes, deep space detectors, satellites and other devices that require higher imaging quality. It makes the manufacture technology of large aperture and high precision mirror especially important. Sic, as a new generation mirror material, has superior physical and mechanical properties, but sic has higher hardness and brittleness, so it is difficult to process. The arc grinding wheel with track envelope grinding has advantages in sic mirror machining. At present, precision grinding of metal based diamond circular arc grinding wheel is an important machining method for large diameter sic mirror. However, due to the high hardness and brittleness of sic and the requirement of machining large caliber size, the loss of diamond arc grinding wheel in grinding process is larger. At the same time, the arc profile of the arc grinding wheel section is easy to wear and destroy, which seriously affects the precision of sic reflective mirror. Therefore, the online dressing technology of arc grinding wheel is very important. Therefore, the on-line dressing technology of metal-based diamond arc grinding wheel for large diameter sic mirror grinding is studied in this paper. This paper presents a method of dressing grinding wheel with electric spark of free sphere with arc envelope based on the motion of rotation and expansion of two axes. The on-line dressing device of metal based circular arc grinding wheel for large diameter sic mirror grinding is developed, and the EDM on-line dressing of metal base circular arc grinding wheel is realized. The problem of on-line dressing of circular arc grinding wheel is solved, the machining quality and efficiency of large-aperture sic mirror are improved, and the advanced manufacturing technology of space optics is supported. Firstly, the advantages of arc grinding wheel and the principle of track envelope grinding of circular arc wheel are analyzed in this paper, and the advantages of high utilization ratio and long life of grinding wheel are obtained. This paper presents a method of dressing grinding wheel with electric spark of circular arc envelope free ball based on the motion of double axis rotation. The principle formula of grinding wheel dressing is derived by establishing and analyzing the mathematical model of three dimensional space. The structure form of arc profile of arc grinding wheel and the law of angle between dressing electrode rotation axis line and grinding wheel rotation axis line are analyzed. The structure form of grinding wheel and the dressing angle of circular arc grinding wheel are determined. Secondly, the selection of arc radius of arc grinding wheel is analyzed and determined. Then, the conical grinding wheel, cup dressing electrode, electric spark dressing device and on-line electrolytic dressing device are designed, and the on-line dressing device for metal based diamond circular arc grinding wheel for large diameter sic mirror grinding is developed. The erosion law of grinding wheel and the variation law of arc radius of arc grinding wheel are studied in the course of application of on-line dressing device, and the prediction calculation is carried out on the condition that the grinding wheel needs dressing in the grinding process. Finally, the effect of discharge parameters on the surface morphology of circular arc grinding wheel was studied experimentally. The machining experiment was carried out by the on-line dressing device of metal base circular arc grinding wheel for large diameter sic mirror grinding, and the effect of circular arc grinding wheel was verified. The results show that, The on-line dressing of metal based circular arc grinding wheel can be better achieved by adopting the EDM dressing method of circular arc envelope sphere based on biaxial rotation motion.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V46

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本文編號：2016585