【摘要】：針對環(huán)形拋光中拋光盤的面形難以精確控制的問題,以Preston方程和Winkler假定為基礎(chǔ),建立光學(xué)元件拋光的基本模型,通過理論分析和計(jì)算機(jī)模擬與實(shí)驗(yàn),深入研究環(huán)形拋光的系統(tǒng)特性。結(jié)果表明,系統(tǒng)存在一個保持盤面面形不變的狀態(tài),此時的狀態(tài)為系統(tǒng)的平衡狀態(tài),在平衡狀態(tài)下拋光工件時無需調(diào)整校正板位置即可連續(xù)獲得高精度平面;在不同的工況下,系統(tǒng)平衡狀態(tài)對應(yīng)的校正板位置不相同,應(yīng)用建立的模型定量研究平衡狀態(tài)下校正板位置與工件尺寸的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)證明在平衡狀態(tài)下拋光工件時工件的面形精度和加工效率都得到了提高。
【圖文】：

Ｐ＝ｋ·Ｚ，（４）式中Ｐ為校正板與拋光盤之間的接觸壓強(qiáng)，ｋ為瀝青拋光盤的彈性系數(shù)，為楊氏模量與盤面厚度的比值，Ｚ為拋光盤厚度方向的壓縮量。假設(shè)校正板和拋光盤的初始面形均為理想平面，盤面的壓縮量為線性分布，初始接觸壓強(qiáng)也為線性分布，，同時考慮校正板的受力平衡條件和力矩平衡條件。圖２（ｂ）為校正板在不同位置時接觸壓強(qiáng)的分布，計(jì)算中�。悖剑�×１０－１３Ｐａ－１［１０］，校正板參數(shù)如表１所示。圖２（ｃ）為在第一個周期內(nèi)不同徑向位置的材料去除量的計(jì)算結(jié)果。由圖２可見，在校正板和拋光盤初始面形為理想平面的情況下，無論校正板置于何處，總會對盤面產(chǎn)生不均勻的去除，即盤面的面形不能穩(wěn)定保持理想平面，接觸壓強(qiáng)也不能穩(wěn)定保持線性分布。為了計(jì)算出校正板和盤面的接觸壓強(qiáng)分布，采用迭代算法，根據(jù)（１）式計(jì)算出這一周期結(jié)束后的盤面面形，再根據(jù)（４）式更新接觸壓強(qiáng)。重復(fù)（１）式和（４）式計(jì)算每一周期的壓強(qiáng)分布，計(jì)算發(fā)現(xiàn)最終接觸壓強(qiáng)趨于圖３（ａ）所示的穩(wěn)定分布。由圖３可見，ｅ較小時，即校正板在內(nèi)側(cè)時，內(nèi)側(cè)壓強(qiáng)較大；校正板向外側(cè)移動，則外側(cè)邊緣壓強(qiáng)較大，但穩(wěn)定時的壓強(qiáng)分布是非線性分布。實(shí)際加工時，為了避免出現(xiàn)校正板和拋光盤接觸壓強(qiáng)為零的區(qū)域，校正板１１０２００１－３

中國激光圖３（ａ）穩(wěn)定時的接觸壓強(qiáng)分布；（ｂ）徑向不同位置處的材料去除量分布Ｆｉｇ．３（ａ）Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｏｆｃｏｎｔａｃｔｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅ；（ｂ）ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｍａｔｅｒｉａｌｒｅｍｏｖａｌｑｕａｎｔｉｔｙａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒａｄｉａｌｌｏｃａｔｉｏｎｓ的中心應(yīng)在拋光盤面上距環(huán)帶內(nèi)側(cè)邊緣約１／４～３／５環(huán)帶寬度范圍內(nèi)移動。圖３（ｂ）為穩(wěn)定時，校正板在不同位置處的拋光盤徑向各點(diǎn)的材料去除量分布圖。校正板在內(nèi)側(cè)時，內(nèi)側(cè)去除量大于外側(cè)去除量，盤面表現(xiàn)為凹球面，且會越來越凹，校正板位置越靠近內(nèi)側(cè)，盤面變凹的速率越快；校正板在外側(cè)時，外側(cè)的去除量大于內(nèi)側(cè)的去除量，盤面表現(xiàn)為凸球面，且會越來越凸，校正板位置越靠近外側(cè)，盤面變凸的速率越快。當(dāng)校正板置于拋光盤環(huán)帶的中央附近時，整個盤面近似均勻去除，如圖中ｅ＝２２５ｍｍ時，盤面的面形保持不變，此時系統(tǒng)所處的狀態(tài)即為系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，此時校正板所處的位置為系統(tǒng)的平衡位置。３工件對盤面的破壞及校正板對盤面的修復(fù)一般地，工件面形是拋光盤面形的“復(fù)制”，拋光盤的面形依靠校正板進(jìn)行修整。盤面修整到較理想的平面后，將校正板推至平衡位置，使盤面獲得的理想面形能夠保持，放上待加工的工件進(jìn)行拋光。初始面形較差的工件會破壞拋光盤的面形，即使工件面形為理想平面，由于工件并沒有覆蓋整個環(huán)帶，且工件對拋光盤徑向不同位置的磨削長度不同，也會對拋光盤的面形產(chǎn)生破壞。假設(shè)拋光盤的初始面形為平面，在環(huán)帶中央放置一塊直徑為２００ｍｍ、厚度為２０ｍｍ、初始面形為凹球面［峰谷值（ＰＶ）ｆＰＶ＝１λ，λ
【作者單位】： 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中國科學(xué)院大學(xué);
【基金】：基金項(xiàng)目:中以高功率激光技術(shù)國際合作研究(2010DFB70490)
【分類號】：TG580.692

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 曲洪慶,馬偉;復(fù)合角度孔的加工[J];機(jī)械工人.冷加工;1999年08期

本文編號：2547301