结合ELID磨削与MAF工艺对复杂曲面的加工控制

在线电解修锐（electrolytic in-process dressing,ELID）磨削可以高效率地光整加工,而磁力研磨（magnetic abrasive finishing,MAF）具有柔性加工的特点。以三轴立式加工中心为平台,研发了一种结合ELID磨削与MAF的新型组合工艺。设计了ELID磨削工具和MAF工具头,提出了利用该组合工艺对复杂曲面进行加工的控制方法。分析了由于刀具磨损产生的工件形状误差,提出了误差补偿的措施,同时也讨论了避免加工干涉的方法。最后,开发出能同时适用于ELID磨削与MAF的复杂曲面光整加工控制与补偿软件。
     

氮冷等离子体改性KDP晶体液膜接触潮解抛光

目的 利用氮冷等离子体改性KDP晶体表面,实现高质高效的液膜接触潮解抛光.方法 利用氮冷等离子体实时处理潮解抛光界面,实现微汽雾中的液滴在KDP晶体表面由液滴驻留向液膜接触转化,克服水在工件表面形成非均匀点状接触导致新"微凹坑"不断形成的不足.通过研究KDP晶体在含水介质中的材料去除特性,获得调控抛光介质性能的方法,并揭示氮冷等离子体对KDP晶体刻蚀规律的影响.通过研究KDP晶体在抛光界面上的摩擦特性和KDP晶体表面微观结构、拉曼光谱,以及氮冷等离子体对KDP晶体表面亲水改性的时效性,综合评估氮冷等离子体中的KDP晶体的抛光机理.结果 在抛光过程实验中,证明了氮冷等离子体改性KDP晶体潮解能够提高KDP晶体的表面质量.使用优化的放电参数,表面粗糙度(RMS)从18.4 nm下降至7.6 nm,PV值从109.9 nm下降至61.5 nm.材料去除率最低为10.14μm/min,最高达91.58μm/min.结论 利用氮冷等离子体,可快速、无损地将KDP晶体表面处理至超亲水状态,能有效去除液滴驻留产生的微凹坑,表面质量大幅提升,划痕明显减少,实现了液膜接触潮解抛光,为KDP晶体高质高效抛光提供新的思路.     

超声振动滚齿加工试验

超声振动滚齿加工试验超声振动滚齿加工试验见图１。试验用ＹＭ３１５０精密滚齿机床。加工过程与通常滚齿加工相似，工作台带动工件和超声波振动系统作主旋转运动，滚刀作主运动和进给运动，实现滚齿加工。所不同的是使工件产生轴向超声振动，这是由超声波振动系统完成的...     

微小非球面光学模具单点斜轴误差补偿磨削

针对微小非球面光学透镜模具的纳米单点斜轴误差补偿磨削进行研究。通过分析比较传统的直交轴磨削法,提出微小非曲面光学模具的单点斜轴磨削方式,有效避免微细砂轮在加工微小非球面时发生干涉情况;采用单点恒定磨削方式提高微小非球面磨削的稳定性及精度。通过分析磨削区域内微细砂轮与微小非球面的干涉情况,从而合理计算并选用较高强度的微细砂轮。提出微小非球面误差补偿磨削策略,分析砂轮的对心误差(x轴向和y轴向)对形状精度的影响,采用法向残余误差补偿的方法对加工后的形状误差进行超精密补偿磨削。利用超精密磨床对口径为2 mm的超硬热压模具碳化钨材料的微小非球面进行纳米单点斜轴误差补偿磨削试验,经过三次超精密磨削及误差补偿循环,其形状精度PV从1 034 nm改善至146 nm,表面粗糙度达到Ra2.19 nm。     

光学玻璃的高效精密划切工艺研究

利用自主研发的FAD1210高精高效划片机,通过单因素试验法研究了装夹紧固方式、划片刀种类、切割水流量对K9光学玻璃划切性能的影响,且检测其崩边宽度及表面粗糙度来评价划切效果。结果表明:玻璃基板的紧固方式效果较好,UV膜次之,高温硅胶带较差;树脂结合剂划片刀划切玻璃的效果较理想,其崩边宽度较小、表面粗糙度较好,金属刀次之,电镀刀效果较差;切割水流量增大,玻璃崩边宽度和表面粗糙度逐渐减小,当切割水流量大于4.5 L/min时,划切效果趋于稳定。在玻璃基板紧固方式、树脂划片刀和切割水流量4.5 L/min的优化参数下划切K9光学玻璃,划切效果最佳,崩边宽度为5.8 μm,表面粗糙度R_a为10.5 nm。      

微槽结构光学玻璃元件模压成形数值仿真分析

针对目前具有微结构光学元件在模压过程中模具形状很难完全复制到光学元件上这一问题,利用MSC.Marc软件,结合光学玻璃材料的黏弹性本构方程建立V形槽、矩形槽、梯形槽和圆弧槽的2D有限元模型,探究4种不同形状微槽结构在模压成形加压阶段的成形过程。以V形槽结构为研究对象,探究模压速度对填充率的影响规律;对不同形状微槽结构在模压过程中的应力分布情况进行分析;通过计算得出相同模压参数下各微槽结构的填充率。结果表明:模压速度不是影响模压填充效果的主要因素,然而随着速度的增加,加压结束后的最大应力增大;4种不同形状微槽结构加压结束后最大应力均出现在槽的拐角处,其中V形槽的最大应力最小,矩形槽的最大;不同微槽结构玻璃填充效果不同,其中圆弧槽玻璃的填充率最大,矩形槽的最小。     

第二十二届中国磨粒技术学术会议主题报告速览

<正>9月22日至24日,第二十二届中国磨粒技术学术会议在江苏无锡召开,参会专家、学者近500人。本次会议共邀请到12位专家学者进行主题报告,分别展示了磨粒技术领域的最新发展和学术成果。华侨大学徐西鹏教授报告了一种金刚石衬底的高效低损伤反应磨削加工中活性磨料选择方法。通过第一性原理计算、真空热处理实验、激光诱导等离子体刻蚀实验等方式遴选适宜辅助研磨金刚石的活性金属元素,然后通过添加活性金属微粉和将活性金属镀覆在磨粒表面等方法制备出含活性金属的磨削砂轮,分别采用恒进给切入式磨削和恒载荷端面磨削两种方式研究了含活性金属砂轮反应磨削金刚石的磨削机理、磨削质量和磨削效率。     

光学非球面超精密切削的在位测量及补偿加工

开发一种采用接触式测头与电容式位移传感器相结合的在位测量装置及非球面测量与补偿加工软件,进行C3604黄铜球面及非球面的单点金刚石超精密切削加工,并开展在位测量及补偿加工试验。补偿加工后,经在位测量系统测量,球面面形精度PV达到231.4 nm,非球面面形精度PV达到206.3 nm;与离线测量结果比对,结果分别相差3.0 nm和7.0 nm,验证了在位测量系统测量的精确性和补偿加工的有效性。     

单晶碳化硅的电磁场励磁大抛光模磁流变抛光

目的 研发一种高精高效单晶碳化硅表面抛光技术。方法 采用电磁场励磁的大抛光模磁流变抛光方法加工单晶碳化硅,利用自制的电磁铁励磁装置与磁流变抛光装置,进行单因素实验,研究电流强度、工作间隙和抛光时间等工艺参数对单晶碳化硅磁流变抛光加工性能的影响,并检测加工面粗糙度及其变化率来分析抛光效果。结果 在工作间隙1.4 mm、电流强度12 A的工艺参数下,加工面粗糙度值随着加工时间的增加而降低,抛光60 min后,加工面粗糙度值Ra达到0.9 nm,变化率达到98.3%。加工面粗糙度值随通电电流的增大而减小,随着工作间隙的增大而增大。在工作间隙为1.0 mm、通电电流为16 A、加工时间为40 min的优化参数下抛光单晶碳化硅,可获得表面粗糙度Ra为0.6 nm的超光滑表面。结论 应用电磁场励磁的大抛光模盘式磁流变抛光方法加工单晶碳化硅材料,能够获得亚纳米级表面粗糙度。     

基于静电喷雾的金刚石磨粒微表面均布特性研究

目的改善精密/超精密成形磨削中砂轮存在磨粒分布不均匀的问题。方法仿真分析针-环电极空间电场强度的分布特性,以及喷嘴轴线上场强随喷嘴直径、环状电极直径、电极间距的变化规律。金刚石磨粒均匀分散在静电喷雾溶液中,在高压电场和压力泵的作用下将喷出形成微表面。通过网格分析法和截距法定量分析金刚石颗粒微表面分布的均匀性。结果针-环电极产生的空间电场是对称分布的,电场线集中分布在喷嘴附近,其电场强度沿轴线向外急剧降低。由于尖端效应,喷嘴直径减小,其尖端处的电场强度明显增大;电极间距增大,喷嘴处的场强降低。网格计数法中,网格划分得越细,微表面颗粒分布偏差越大,即分布均匀性越差,但更能反映真实的颗粒整体分布情况,且各偏差曲线分布的趋势基本相同,仅在液体流量20 m L/h处出现了与理论的变化规律不符合的情况。截距法中,当液体流量增大时,颗粒间距离偏差值逐渐降低,且在液体流量20 m L/h处明显下降。结论在金刚石颗粒微表面分布的定量化分析中,网格计数法只能体现区域分布的均匀性,而对某块区域内颗粒的距离不敏感,无法区分颗粒聚集的情况,导致计算结果出现偏差。截距法则对颗粒的间距比较敏感,因此有效地结合网格计算法和截距法可以对金刚石磨粒的分布情况做出准确分析。