本文關(guān)鍵詞：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

  更多相關(guān)文章： 光學(xué)玻璃 超聲振動(dòng)磨削 表面粗糙度 亞表面損傷 預(yù)測(cè)模型

【摘要】：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)磨削加工中亞表面損傷的產(chǎn)生機(jī)制和特點(diǎn)進(jìn)行了分析,采用機(jī)械拋光法結(jié)合HF酸腐蝕法對(duì)加工后的工件進(jìn)行了處理,使用掃描電子顯微鏡對(duì)加工表面和截面進(jìn)行了觀測(cè)。根據(jù)亞表面損傷的特征分析了裂紋的產(chǎn)生原因。實(shí)驗(yàn)研究了主軸轉(zhuǎn)速、磨削深度、進(jìn)給速度及超聲振動(dòng)振幅等參數(shù)對(duì)亞表面損傷最大裂紋深度的影響規(guī)律,為探索減免亞表面損傷的技術(shù)措施提供了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：光學(xué)玻璃 超聲振動(dòng)磨削 表面粗糙度 亞表面損傷 預(yù)測(cè)模型
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ171.734
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題來(lái)源及研究的背景和意義9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 光學(xué)玻璃的加工方法及超聲振動(dòng)磨削加工技術(shù)11-13
• 1.2.2 光學(xué)玻璃加工機(jī)理的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 光學(xué)玻璃加工表面粗糙度仿真研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.4 光學(xué)玻璃亞表面損傷研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.5 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述17-18
• 1.3 本課題主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 超聲振動(dòng)磨削砂輪表面形貌構(gòu)建及磨粒運(yùn)動(dòng)分析19-33
• 2.1 引言19
• 2.2 砂輪表面形貌仿真19-28
• 2.2.1 砂輪表面形貌采樣19-20
• 2.2.2 砂輪曲率信息的去除20-22
• 2.2.3 噪聲信號(hào)的去除22-24
• 2.2.4 砂輪表面形貌分布特征的確定24-25
• 2.2.5 砂輪表面形貌仿真結(jié)果及驗(yàn)證25-28
• 2.3 砂輪表面磨粒水平隨機(jī)分布及超聲振動(dòng)磨削加工運(yùn)動(dòng)學(xué)分析28-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第3章 光學(xué)玻璃超聲振動(dòng)磨削加工表面粗糙度仿真研究33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 加工表面輪廓搜索法33-35
• 3.3 表面粗糙度預(yù)測(cè)模型有效性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及修正35-39
• 3.3.1 光學(xué)玻璃超聲振動(dòng)磨削加工實(shí)驗(yàn)35-37
• 3.3.2 表面粗糙度預(yù)測(cè)模型的修正37-39
• 3.4 加工參數(shù)對(duì)表面粗糙度的影響分析39-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章 光學(xué)玻璃超聲振動(dòng)磨削加工亞表面損傷研究45-60
• 4.1 引言45
• 4.2 光學(xué)玻璃超聲加工亞表面損傷機(jī)制分析45-48
• 4.2.1 光學(xué)玻璃材料去除過(guò)程的壓痕理論分析45-46
• 4.2.2 超聲振動(dòng)對(duì)光學(xué)玻璃亞表面裂紋損傷形成的影響46-48
• 4.3 光學(xué)玻璃超聲振動(dòng)磨削加工亞表面損傷的檢測(cè)48-51
• 4.3.1 亞表面損傷的檢測(cè)方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)48-49
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)方案及檢測(cè)結(jié)果49-51
• 4.4 亞表面損傷裂紋特征及成因分析51-54
• 4.5 加工參數(shù)對(duì)亞表面損傷最大裂紋深度影響的實(shí)驗(yàn)研究54-59
• 4.6 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-66
• 致謝66

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1 田玉s，

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