超声振动聚焦磨料射流抛光的机理与实验研究

发布时间：2024-01-30 01:22

　　SiC具有许多优异的物理及化学性能,其光学性能可以与光学玻璃相媲美,已经成为制造光学元件的理想材料,但SiC也是一种硬脆性材料,加工难度也比较大。超声振动辅助磨料流抛光技术是加工SiC材料最有效的方法之一,但在以往的研究中,由于抛光工具与被抛光表面之间的间隙较小,抛光时磨料分布相对分散,单次抛光面积较大,因而无法对复杂异形曲面或者需要进行小面积抛光的工件表面进行抛光处理。为了提高对这类工件表面的抛光效率及质量,本文基于凹球面自聚焦的特点设计了一套可以将抛光液进行聚焦冲蚀、且抛光间隙较大的超声振动聚焦磨料射流抛光系统,并用该系统对SiC工件进行了抛光实验,分析了几个主要工艺参数对抛光效果的影响规律。通过对聚焦超声换能器声场的分析和测量可知,其声场具有显著的聚焦特性,且声焦距为90mm,与几何焦距相等;然后在此基础上分析了抛光加工过程中工件材料的去除机理,并借助单颗磨粒冲击工件表面去除材料的模型分析了磨料抛光的原理,分析结果显示:当聚焦超声换能器的谐振频率和抛光靶距一定时,可以通过控制换能器的输入电压来控制其输出端的振幅,进而控制磨粒的运动速度,使得工件表面材料的去除模式处于塑性变形阶段,...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究目的及意义
        1.1.1 SiC材料特性及其在光学器件中的应用
        1.1.2 SiC光学材料的加工技术
    1.2 超声振动辅助抛光加工技术的研究现状
    1.3 聚焦超声技术
    1.4 本文主要研究内容
第二章 超声振动聚焦磨料射流抛光的机理研究
    2.1 引言
    2.2 压电效应及材料
    2.3 聚焦超声换能器声场的分析
    2.4 聚焦超声换能器声场的测量
        2.4.1 测量条件与方法
        2.4.2 测量结果及分析
    2.5 材料去除机理
    2.6 单颗磨粒去除材料模型
        2.6.1 单颗磨粒去除材料的体积
        2.6.2 磨粒的运动速度
    2.7 本章小结
第三章 超声振动聚焦磨料射流抛光系统结构方案
    3.1 引言
    3.2 超声振动聚焦磨料射流抛光系统结构的制定
        3.2.1 超声波电源的选择
        3.2.2 聚焦超声换能器及其安装结构的设计
        3.2.3 供液装置
    3.3 聚焦超声换能器的阻抗测量
        3.3.1 测量条件与方法
        3.3.2 测量结果及分析
    3.4 本章小结
第四章 超声振动聚焦磨料射流抛光的实验研究
    4.1 引言
    4.2 实验材料及设备
    4.3 实验方法
    4.4 实验结果及分析
        4.4.1 移动速度对抛光效果的影响
        4.4.2 靶距对抛光效果的影响
        4.4.3 磨料浓度对抛光效果的影响
        4.4.4 喷射角度对抛光效果的影响
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简历



本文编号：3889221