本文選題：砂輪磨損　切入點(diǎn)：面形精度　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：軸對稱微結(jié)構(gòu)光學(xué)功能元件以其小型、輕量、集成性好等特點(diǎn),在先進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)中得到日益廣泛的應(yīng)用。目前正大力發(fā)展玻璃模壓技術(shù)以實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)光學(xué)元件的大批量復(fù)制加工。但是工具的磨損限制了超硬模芯的加工效率與精度。本課題針對玻璃模壓所需的碳化硅菲涅爾微結(jié)構(gòu)模芯,通過研究模芯磨削中的砂輪磨損問題以及優(yōu)化砂輪尖端角度和磨削工藝參數(shù),以實(shí)現(xiàn)菲涅爾微結(jié)構(gòu)模芯的高效高精度加工。使用樹脂結(jié)合劑金剛石V形砂輪磨削碳化硅菲涅爾微結(jié)構(gòu)表面,進(jìn)行了砂輪磨損的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究,并分析了砂輪磨損形式。針對砂輪磨損引起的菲涅爾微結(jié)構(gòu)中心殘留凸臺、臺階底角圓弧,臺階頂角過切等現(xiàn)象,進(jìn)行了MATLAB仿真研究。通過理論分析及磨削實(shí)驗(yàn),分析砂輪磨損對菲涅爾微結(jié)構(gòu)面形精度和表面粗糙度的影響。選擇了三種角度(45°、60°和75°)的V形砂輪進(jìn)行碳化硅菲涅爾微結(jié)構(gòu)的磨削加工實(shí)驗(yàn),對砂輪尖端角度進(jìn)行了優(yōu)選研究。通過對比不同磨削階段的砂輪磨損量、工件去除量及磨削比,研究砂輪尖端角度對砂輪抗磨損性能的影響。通過比較不同尖角砂輪磨削的菲涅爾微結(jié)構(gòu)的面形精度和表面粗糙度,分析砂輪尖端角度對磨削加工精度的影響。設(shè)計單因素工藝參數(shù)磨削直線槽實(shí)驗(yàn),分析了磨削寬度及水平方向進(jìn)給速度對工件表面質(zhì)量的影響。計算不同磨削工藝參數(shù)的磨削力和材料去除速率,選取磨削力與材料去除速率的比值來表征砂輪在該磨削工藝參數(shù)下的抗磨損性能。然后,通過掃描電子顯微鏡觀察對比不同磨削工藝參數(shù)磨削的直線槽表面質(zhì)量,優(yōu)化磨削工藝參數(shù)。采用優(yōu)化后的磨削工藝參數(shù)加工碳化硅菲涅爾微結(jié)構(gòu),工件表面粗糙度Ra小于10 nm,面形誤差小于1μm,達(dá)到了微結(jié)構(gòu)模芯所需的精度指標(biāo)。說明通過砂輪磨損和工藝優(yōu)化研究,成功地提高了菲涅爾微結(jié)構(gòu)模芯的加工精度。
[Abstract]:Axisymmetric microstructural optical functional components are characterized by their small size, light weight, good integration, etc. It is widely used in advanced optical system. At present, glass molding technology is being developed vigorously to realize mass copying of microstructural optical elements. However, the wear of tools limits the machining efficiency and efficiency of superhard core. Precision. This topic aims at the silicon carbide Fresnel microstructural mould core needed for glass molding. In this paper, the grinding wheel wear problem in die core grinding and the optimization of grinding wheel tip angle and grinding process parameters are studied. In order to realize the high efficiency and high precision machining of Fresnel microstructural core, the grinding wheel with resin binder diamond V-shaped grinding wheel was used to grind the surface of Fresnel microstructure of silicon carbide, and the basic experimental study of grinding wheel wear was carried out. The wear pattern of grinding wheel is analyzed. The phenomena of Fresnel micro-structure center residual convex table, bottom arc of step and overtangling of top angle of step caused by wear of grinding wheel are studied by MATLAB simulation, through theoretical analysis and grinding experiment. The effect of grinding wheel wear on the surface precision and surface roughness of Fresnel microstructure was analyzed. Three V-shaped grinding wheels with 45 擄or 60 擄and 75 擄angle were selected for grinding Fresnel microstructure of silicon carbide. The optimum selection of grinding wheel tip angle is studied. The grinding wheel wear, workpiece removal and grinding ratio are compared in different grinding stages. The effect of grinding wheel tip angle on wear resistance of grinding wheel is studied. The surface shape accuracy and surface roughness of Fresnel microstructure grinding with different angle grinding wheels are compared. The influence of grinding wheel tip angle on grinding precision is analyzed. The influence of grinding width and horizontal feed speed on the surface quality of workpiece is analyzed. The grinding force and material removal rate of different grinding parameters are calculated. The ratio of grinding force to material removal rate is selected to characterize the wear resistance of grinding wheel under the grinding process parameters. Then, the surface quality of linear groove grinding with different grinding parameters is observed and compared by scanning electron microscope. The optimized grinding process parameters are used to fabricate the Fresnel microstructure of silicon carbide. The surface roughness Ra of the workpiece is less than 10 nm and the surface shape error is less than 1 渭 m. The precision index of the micro-structure die core is achieved. It is shown that the machining accuracy of the Fresnel micro-structure die core has been improved successfully through the grinding wheel wear and process optimization research.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG580.6;TG743

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本文編號：1575299