光学玻璃塑性模式超精密磨削加工的研究

利用超精密磨床磨削加工6种典型的光学玻璃,先从理论上研究了脆性材料脆塑转变的临界值,然后对脆性材料作了大量磨削实验,实验结果表明,超精密磨削脆性材料时存在着断裂模式,断裂与塑性模式、塑性模式,这些模式主要由砂轮磨粒的切削深度进行控制,该磨削表面粗糙度与磨粒尺寸的大小,砂轮的进给量及玻璃的材料有关,当光学玻璃在塑性模式磨削时,其表面层不会产生任何裂纹缺陷,利用超精密磨床进行磨削加工,获得的表面粗糙度Ra低于5nm。     

光学玻璃的精密切削实验研究

通过纳米印压和变切深切削实验,研究了SF6光学玻璃在微/纳米尺度下的材料去除机理,发现切削条件对脆性材料的微去除方式有直接影响.进行了SF6光学玻璃的超声波振动切削实验,实现了光学玻璃的塑性域切削,获得了粗糙度值为Ra 24 nm的加工表面.研究结果表明,采用金刚石超声波振动切削技术可以显著减小刀具磨损.     

光学玻璃微切削时材料去除机理和表面质量的研究

通过显微压痕和纳米压痕试验,研究了Soda-lime光学玻璃在微/纳米尺度下的材料去除机理,发现外加载荷的幅值对脆性材料变形方式有直接影响。对光学玻璃的金刚石普通切削和超声振动切削试验结果表明,超声振动切削的实际有效切削深度与名义切削深度有着较好的一致性,合理选择金刚石超声振动切削参数可实现光学玻璃的塑性域切削。     

碳化硅陶瓷塑性域微切削有限元模拟研究

针对碳化硅材料在较高切削压力的微切削条件下具有脆塑性转变机制,利用专用切削仿真软件Advantedge V5.6,对金刚石刀具微切削碳化硅陶瓷材料的脆塑性转变机制进行了有限元模拟分析,研究了刀具前角、切削速度、切削深度和材料初始温度的变化对材料切削变形、刀-屑接触面最大切削压力、切削力、切削温度的影响变化规律,并与权威文献的实际实验的切削力数据进行了对比,验证了仿真的有效性,获得了较好的模拟结果。研究结果表明:-45°负前角刀具、较小的刀尖圆弧半径、较高的切削速度、较小的切削深度更利于有效的实现碳化硅陶瓷塑性域切削。     

硬脆光学晶体材料超精密切削理论研究综述

硬脆光学晶体材料在航空航天、光学和光电子等领域得到了广泛应用,其超精密切削加工技术越来越受到重视,从切削模型、脆塑转变机理和研究方法等三个方面介绍了硬脆光学晶体材料超精密切削技术的发展和国内外研究现状,并对今后的研究方向作了阐述。     

铍材料塑性域微细铣削加工机理及工艺

通过定量计算求得铍材料实现脆塑转变的临界切削厚度;通过对微细铣削切削力的检测、加工表面的形貌特征表征,探讨影响铍样品微细铣削加工脆塑转变过程的裂纹衍生扩展与微量切屑粘结机理;根据该机理,利用微细铣削加工工艺,在刀具切入侧实现铍样品的塑性加工,并获得了良好的表面质量。     

光学玻璃超精密切削加工裂纹的离散元仿真研究

通过力学性能的数值模拟实验及校准,建立了光学玻璃的离散元模型和超精密切削加工的模型,并对其微切削过程进行了模拟;分析了在不同刀具前角、切削深度及切削速度加工条件下对加工后表面裂纹形成的影响。结果表明:加工表面的裂纹数目和裂纹最大深度随切削深度的增大而增大,而随刀具前角的增大而减小;加工表面的裂纹数目随切削速度的增大而减小,裂纹最大深度随切削速度的增大而增大。     

光学玻璃超声振动磨削亚表面损伤的试验研究

进行光学玻璃BK7超声振动辅助磨削试验,采用截面抛光法配合HF酸腐蚀法并通过扫描电子显微镜观测获得亚表面裂纹的最大深度,研究了主轴转速、磨削深度、进给速度和超声振动振幅对亚表面损伤裂纹最大深度的影响规律,分析了亚表面裂纹的几种形态及其成因。结果表明,随着主轴转速和超声振动振幅增大,磨削深度及进给速度减小,亚表面最大裂纹深度明显减小。超声振动的引入改善了磨削时的加工条件,对提高加工表面及亚表面的质量有一定帮助。     

新型超声振动切削系统研究

定量研究了完成振动切削所需的刀具超声振动功率，据此提出了采用高效的压电换能器以及直接驱动刀具的新型超声振动切削系统，并对系统特性进行了测试。     

光学玻璃SF6变切深刻划试验的研究

脆性材料的脆塑性转变临界切削深度是影响表面加工质量以及生产率的重要因素。光学玻璃属于典型的脆性材料,具有较高的硬度和脆性,使其在金刚石切削加工中的可加工性较差。为改善其加工性能、研究切削液对其临界切深的影响,本文选择不同浓度的Na2CO3溶液为切削液,在有、无切削液作用的不同条件下进行了光学玻璃SF6变切深刻划试验。利用共聚焦显微镜检测了SF6材料的临界切削深度,研究了切削液对临界切削深度的影响。试验结果表明采用Na2CO3溶液作切削液可提高光学玻璃SF6材料的临界切削深度。     

二硅酸锂玻璃陶瓷车削加工切削温度试验研究

使用PCD、CBN、YG三种材质刀具,通过二硅酸锂玻璃陶瓷车削试验,研究了可加工陶瓷切削温度变化规律。设计了切削温度测试系统在线测量温度,以特征温度表征二硅酸锂玻璃可加工陶瓷切削热水平。结果表明,陶瓷材料车削过程中特征温度的变化取决于裂纹响应力而发生扩展的方式,刀具磨损是影响该方式的主要因素,并影响切削温度。这些因素共同作用,致使多次走刀后的特征温度升高,降低了工件的表面质量。     

基于分形理论的玻璃切削力和表面粗糙度研究

基于分形理论研究了玻璃切削时不同切削参数对切削力及其分形维数以及表面粗糙度的影响。试验结果表明:切削力分形维数与玻璃切削过程的四个阶段密切相关,如玻璃切削过程以某一阶段(如大块破碎)为主,则切削力分形维数越小,表面粗糙度越大;如切削过程包含多个阶段,则切削力分形维数越大,表面粗糙度越大。     

光学玻璃超精密镜面磨削表面质量影响试验研究

在线电解砂轮修整(ELID)磨削技术是一项新的、高效的磨削方法,可用于许多难加工材料的超精密加工和高效加工。采用ELID磨削方法对光学玻璃进行精密加工,通过实验研究了ELID磨削中电解电流和电压对加工表面的影响,得到了一定条件下优化的电解频率、电解电压参数。结果表明:在较高的电解频率下,加工工件的表面质量较好,但电解频率过高,表面质量会出现下降;加工工件的表面质量随着电解电压的增大有降低的趋势;在本文试验条件下,电解频率为100kHz,电解电压为60V时,加工表面质量最好。     

硬脆材料微磨削延性域复合临界条件建模及试验研究

分析硬脆材料微磨削表面形成机理并建立了微磨削槽磨未变形切屑厚度hm数学模型,引入微尺度效应系数Md、延性域系数与延-脆性域系数ζ0与ζ1,针对硬脆材料特性提出微磨削延性域,延-脆性域复合临界条件模型。基于精密微磨削机床进行钠钙玻璃与单晶硅这两种典型材料的微尺度槽磨磨削试验,通过对试验结果分析得出两种材料微磨削表面裂纹变化规律。基于实际试验数据结果对提出的硬脆材料微磨削复合临界条件模型进行验证,证明了所提出模型的科学性。分别给出钠钙玻璃与单晶硅的延性域与延-脆性域微磨削加工参数a0与a1,为硬脆材料微磨削延性域临界磨削条件研究提供了理论参考与试验依据。     

自滚切刀具切削力试验研究

简介了自滚切刀具的基本概念,分析了切削过程中的切削力,对自滚切端铣刀的切削力进行了试验研究,得出了切削力与刀具刃倾角、刀片直径及切削速度之间的关系。试验结果表明,刃倾角对自滚切刀具的合理使用最为重要,各切削分力随刃倾角不同的变化规律源于刀刃工作前后角的变化;较小的刀片直径有利于减小切削力,使切削过程更加平稳;自滚切刀具特别适合于高速切削,较普通刀具切削速度可提高50%以上。     

玻璃和45钢的切削力特性与刀具磨损的研究

对比研究了切削玻璃和45钢时切削力与刀具磨损之间的关系,描述了玻璃和45钢在切削过程中塑性变形和脆性断裂的不同,优化了玻璃等脆性材料的切削加工参数。其研究结果对加工玻璃、陶瓷等难加工的脆性材料具有一定的实际意义。     

玻璃孔加工的试验研究

研究了电镀金刚石工具结构和加工参数对玻璃孔加工质量和加工效率的影响。试验结果表明，在电镀金刚石工具端部开槽，可获得小的玻璃爆边直径和高的材料去除率。冷却方式影响玻璃孔的加工质量，主轴转速和配重载荷影响玻璃孔的加工效率。