固着磨料抛物面研磨的理论与试验研究
发布时间：2022-01-11 09:50
随着科技的不断进步,人们对工件表面的精度要求越来越高,如更好的面型精度,更低的粗糙度,更快的加工效率等。对于传统的平面和球面研磨,无论是大口径还是小口径的工件都有比较成熟的研磨工艺,但是平面和球面已经无法满足很多工件的制造要求,因此探求一种高精度,高效率,低成本的非球面加工技术成为了一个重要任务。固着磨料抛物面研磨是一种抛物面加工的新方法。本文首先对固着磨料抛物面研磨的研磨机理进行了研究,从磨粒的微观形貌出发,对磨粒与工件间的接触状态提出假设,根据抛物面研磨时的受力状态,总结出了工件表面的压强分布情况以及相对研磨速度变化规律,并得出驱动力矩的计算方法,为磨具的设计制作提供了依据。然后从单个磨粒的角度出发,讨论了研磨工艺参数对材料去除率和表面粗糙度的影响,建立了理论预测模型,并利用计算机辅助软件对不同硬度工件材料的材料去除率和表面粗糙度进行了数值模拟仿真,得出了各个工艺参数对材料去除率和表面粗糙度的影响趋势。最后基于磨具保形磨损理论,推导出磨具上丸片的排布规律,利用ANSYS Workbench中的Design Exploration系统优化了环带间的距离,得到满足要求的磨具系统,并用优...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁永磁振动头[4]
5图1.3磁流体[8]（3）化学机械研磨化学机械研磨是一种将化学与机械相结合的加工方法，在研磨加工过程中，混有化学试剂的研磨液与待加工工件发生化学反应，形成一层保护层，在研磨盘和工件相互作用的情况下，磨粒的棱角对保护层进行材料去除，裸露出来的工件再次与化学试剂发生反应，如此往复，直到机械去除与化学反应达到平衡。机械研磨具有加工速度快，表面平整度高的优点，化学研磨则具有较高的加工精度，但是纯化学研磨加工效率低，表面质量差，化学机械研磨同时具备了两者的优点，由于是在原子层面发生作用，所以工件的表面质量较好，因此，该技术在光学、航天及微电子等领域被广泛应用[14]。同时化学机械研磨技术也是精密设备向精细化、集成化和微型化发展的产物[15]。（4）采用研磨膜研磨采用研磨膜研磨是一种新的研磨方法，所谓的研磨膜系指细粒度磨粒的聚酯薄膜砂带。将研磨膜粘结在接触滚子上，在一定的压力条件下，主轴带动滚子旋转，通过滚子上的研磨膜完成工件的精整加工。相比于传统的散粒研磨，研磨膜研磨可以通过控制砂带上磨料的粒度来控制工件已加工表面粗糙度，加工精度更高，表面质量更好。日本材料技术研究协会的川岛德道就研磨膜的工艺展开研究，阐述了研磨膜的构造、粒度对研磨性能的影响[16]。日本千叶大学的樋口静一采用有限元分析法研究了工件、研磨膜和滚子之间的接触情况，并在此基础上探讨了脂膜厚度，磨粒形状尺寸等参数的作用。（5）磁射流抛光O.W.Fahnle博士针对复杂面型光学零件的加工提出了射流抛光技术[17-18]。这项技术是利用计算机实时控制小喷管的开合来控制高速抛光液喷射的压力及方向，从而将混有磨粒的高速抛光液作用于待加工工件，实现材料去除。理论上是可以加工任何?
6射流液都表现出了一种无序和不可控性，磁射流抛光技术则具有较高的稳定性，但是可以看出由于抛光斑尺寸较小，所以不适用于加工大口径工件，并且对机床的精度尺寸也有较高的要求，因此，仅仅只能用来加工中小口径的光学零部件。目前，墨西哥大学的E.Sohn等人正尝试利用磁射流抛光技术抛光1米级的大口径工件[21-23]。图1.4磁射流液[20]a)普通液体b)磁射流液c)磁场下的磁射流液（6）其他研磨加工方法随着对研磨研究的不断深入，研究者们还提出了许多其他的研磨方法。这些新型加工技术，主要是提高了工件的精度，但是绝大部分都没能从根本上解决研磨效率低的问题，特别是某些加工方法还具有较高的成本，不适用于批量加工。固着磨料高速研磨技术是一种新型的加工方法，这种加工方法大大提高了生产效率，降低了成本，被人们广泛应用。1.3固着磨料研磨技术及研究现状固着磨料高速研磨就是将散乱的磨料利用结合剂粘结起来烧制成丸片，然后将丸片按照一定的排布规律固结在研磨盘上制成不同形状的专用磨具，最后将磨具固定在高速研磨机的主轴上随主轴转动，在一定的压力条件下，完成对工件的切削，其专用磨具构造如图1.5所示。日本的JuichiIkeno等人在20世纪60年代利用固着磨料高速研磨技术制造出了光滑的硅片表面；韩国的E.S.Lee等人将在线电解修整技术和固着磨料研磨技术相结合成功地完成了硬脆材料的精整加工[24]。70年代初国内将目光投向了此项加工技术，相比于传统的研磨方法，固着磨料高速研磨能显著提高加工速度，因此一经出现就迅速引起人们的重视。张云电教授将声学系统和固着磨料研磨技术相结合，研制了一种可在内控珩磨机上使用的超声微研磨装置[25]；王旭等人利用固着磨料研磨技术制造了碳化硅反射镜，并与传统?
【参考文献】：
期刊论文
[1]化学机械抛光液的研究进展[J]. 孟凡宁,张振宇,郜培丽,孟祥东,刘健. 表面技术. 2019(07)
[2]新型电磁永磁振动研磨机理及应用[J]. 夏昂,杨斌堂. 噪声与振动控制. 2019(01)
[3]机械结合面微观接触模型及接触特性研究[J]. 王立华,王鹏程,杨竹,何雨松. 机械设计与研究. 2015(04)
[4]基于磁流变斑点法的热压多晶氟化镁加工亚表面损伤实验研究[J]. 张发,李圣怡,尹自强,胡皓. 航空精密制造技术. 2009(05)
[5]固着磨料加工碳化硅反射镜的实验[J]. 王旭,张学军,徐领娣,裴舒,刘建卓. 光学精密工程. 2009(04)
[6]固着磨料加工碳化硅反射镜的微观理论模型[J]. 王旭,张学军. 光学精密工程. 2009(03)
[7]高纯铝的电化学抛光工艺研究[J]. 孙俊,辛森,毕红. 中国科技论文在线. 2008(06)
[8]KDP晶体的磁流变抛光研究[J]. 马彦东,李圣怡,彭小强,陈浩锋. 航空精密制造技术. 2007(04)
[9]倒置式磁流变抛光装置的设计与研究[J]. 胡皓,戴一帆,彭小强. 航空精密制造技术. 2006(06)
[10]羰基铁粉表面纳米钴修饰及其对磁流变液性能的影响[J]. 江万权,张复殿,陈祖耀,龚兴龙. 功能材料. 2006(07)
博士论文
[1]固结磨料研磨蓝宝石工件的材料去除机理及工艺研究[D]. 王建彬.南京航空航天大学 2015
硕士论文
[1]固结磨料高速研磨加工技术研究[D]. 孙媛媛.长春理工大学 2018
[2]单晶蓝宝石基片固结磨料研磨工艺研究[D]. 林智富.大连理工大学 2016
[3]固结磨粒面接触磨削接触状态研究[D]. 刘振东.天津大学 2009
本文编号：3582572
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁永磁振动头[4]
5图1.3磁流体[8]（3）化学机械研磨化学机械研磨是一种将化学与机械相结合的加工方法，在研磨加工过程中，混有化学试剂的研磨液与待加工工件发生化学反应，形成一层保护层，在研磨盘和工件相互作用的情况下，磨粒的棱角对保护层进行材料去除，裸露出来的工件再次与化学试剂发生反应，如此往复，直到机械去除与化学反应达到平衡。机械研磨具有加工速度快，表面平整度高的优点，化学研磨则具有较高的加工精度，但是纯化学研磨加工效率低，表面质量差，化学机械研磨同时具备了两者的优点，由于是在原子层面发生作用，所以工件的表面质量较好，因此，该技术在光学、航天及微电子等领域被广泛应用[14]。同时化学机械研磨技术也是精密设备向精细化、集成化和微型化发展的产物[15]。（4）采用研磨膜研磨采用研磨膜研磨是一种新的研磨方法，所谓的研磨膜系指细粒度磨粒的聚酯薄膜砂带。将研磨膜粘结在接触滚子上，在一定的压力条件下，主轴带动滚子旋转，通过滚子上的研磨膜完成工件的精整加工。相比于传统的散粒研磨，研磨膜研磨可以通过控制砂带上磨料的粒度来控制工件已加工表面粗糙度，加工精度更高，表面质量更好。日本材料技术研究协会的川岛德道就研磨膜的工艺展开研究，阐述了研磨膜的构造、粒度对研磨性能的影响[16]。日本千叶大学的樋口静一采用有限元分析法研究了工件、研磨膜和滚子之间的接触情况，并在此基础上探讨了脂膜厚度，磨粒形状尺寸等参数的作用。（5）磁射流抛光O.W.Fahnle博士针对复杂面型光学零件的加工提出了射流抛光技术[17-18]。这项技术是利用计算机实时控制小喷管的开合来控制高速抛光液喷射的压力及方向，从而将混有磨粒的高速抛光液作用于待加工工件，实现材料去除。理论上是可以加工任何?
6射流液都表现出了一种无序和不可控性，磁射流抛光技术则具有较高的稳定性，但是可以看出由于抛光斑尺寸较小，所以不适用于加工大口径工件，并且对机床的精度尺寸也有较高的要求，因此，仅仅只能用来加工中小口径的光学零部件。目前，墨西哥大学的E.Sohn等人正尝试利用磁射流抛光技术抛光1米级的大口径工件[21-23]。图1.4磁射流液[20]a)普通液体b)磁射流液c)磁场下的磁射流液（6）其他研磨加工方法随着对研磨研究的不断深入，研究者们还提出了许多其他的研磨方法。这些新型加工技术，主要是提高了工件的精度，但是绝大部分都没能从根本上解决研磨效率低的问题，特别是某些加工方法还具有较高的成本，不适用于批量加工。固着磨料高速研磨技术是一种新型的加工方法，这种加工方法大大提高了生产效率，降低了成本，被人们广泛应用。1.3固着磨料研磨技术及研究现状固着磨料高速研磨就是将散乱的磨料利用结合剂粘结起来烧制成丸片，然后将丸片按照一定的排布规律固结在研磨盘上制成不同形状的专用磨具，最后将磨具固定在高速研磨机的主轴上随主轴转动，在一定的压力条件下，完成对工件的切削，其专用磨具构造如图1.5所示。日本的JuichiIkeno等人在20世纪60年代利用固着磨料高速研磨技术制造出了光滑的硅片表面；韩国的E.S.Lee等人将在线电解修整技术和固着磨料研磨技术相结合成功地完成了硬脆材料的精整加工[24]。70年代初国内将目光投向了此项加工技术，相比于传统的研磨方法，固着磨料高速研磨能显著提高加工速度，因此一经出现就迅速引起人们的重视。张云电教授将声学系统和固着磨料研磨技术相结合，研制了一种可在内控珩磨机上使用的超声微研磨装置[25]；王旭等人利用固着磨料研磨技术制造了碳化硅反射镜，并与传统?
【参考文献】：
期刊论文
[1]化学机械抛光液的研究进展[J]. 孟凡宁,张振宇,郜培丽,孟祥东,刘健. 表面技术. 2019(07)
[2]新型电磁永磁振动研磨机理及应用[J]. 夏昂,杨斌堂. 噪声与振动控制. 2019(01)
[3]机械结合面微观接触模型及接触特性研究[J]. 王立华,王鹏程,杨竹,何雨松. 机械设计与研究. 2015(04)
[4]基于磁流变斑点法的热压多晶氟化镁加工亚表面损伤实验研究[J]. 张发,李圣怡,尹自强,胡皓. 航空精密制造技术. 2009(05)
[5]固着磨料加工碳化硅反射镜的实验[J]. 王旭,张学军,徐领娣,裴舒,刘建卓. 光学精密工程. 2009(04)
[6]固着磨料加工碳化硅反射镜的微观理论模型[J]. 王旭,张学军. 光学精密工程. 2009(03)
[7]高纯铝的电化学抛光工艺研究[J]. 孙俊,辛森,毕红. 中国科技论文在线. 2008(06)
[8]KDP晶体的磁流变抛光研究[J]. 马彦东,李圣怡,彭小强,陈浩锋. 航空精密制造技术. 2007(04)
[9]倒置式磁流变抛光装置的设计与研究[J]. 胡皓,戴一帆,彭小强. 航空精密制造技术. 2006(06)
[10]羰基铁粉表面纳米钴修饰及其对磁流变液性能的影响[J]. 江万权,张复殿,陈祖耀,龚兴龙. 功能材料. 2006(07)
博士论文
[1]固结磨料研磨蓝宝石工件的材料去除机理及工艺研究[D]. 王建彬.南京航空航天大学 2015
硕士论文
[1]固结磨料高速研磨加工技术研究[D]. 孙媛媛.长春理工大学 2018
[2]单晶蓝宝石基片固结磨料研磨工艺研究[D]. 林智富.大连理工大学 2016
[3]固结磨粒面接触磨削接触状态研究[D]. 刘振东.天津大学 2009
本文编号：3582572
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