碳化鎢光學模具的超聲研磨裝置的研發(fā)及其加工特性研究.pdf

1、近年來,模壓成型已成為透鏡加工的一種重要方法,如何加工出納米級的表面精度和形狀精度的透鏡模具已經成為學者們廣泛研究的一項課題。研磨和拋光是提高工件精度的一種重要方法。目前面透鏡模具通常采用磁流變拋光或磁射流拋光,雖然能提高非球面工件的表面精度,但對形狀精度的改善有限。因此迫切需要發(fā)展新型的高效率高質量的光學拋光技術。
　　 超聲波研磨技術是一種非傳統(tǒng)的加工技術。與傳統(tǒng)的研磨技術相比,超聲波研磨效率高,研磨時磨粒的切削力小,研磨后

2、表面質量高。特別是在研磨硬脆材料時,超聲波研磨易于實現脆性材料的延性去除,加工表面不易產生裂紋,能達到很高的面形精度。本文將超聲波研磨技術應用到透鏡模具的加工上,希望實現透鏡模具的高精度研磨。
　　 本課題來源于國家支撐計劃重點項目(車用光學透鏡及模具超精密研磨加工裝備與工藝)。針對目前透鏡模具研磨的技術的難題,本文進行了以下研究工作:
　　 (1)針對透鏡模具高效精密加工的要求,本文提出了采用超聲橢圓振動研磨的方法,使

3、之能在三軸聯動機床上實現透鏡模具的超聲振動研磨。
　　 (2)針對以往的橢圓振動換能器是多激勵結構,設計復雜,制作成本高,而且能耗大,發(fā)熱大的缺點,設計了單激勵超聲橢圓振動系統(tǒng)。采用有限元方法對超聲橢圓系統(tǒng)的振動特性進行分析,獲得在發(fā)生器頻率可調范圍內的系統(tǒng)固有頻率和振型,并進行實際振動的頻率和振幅的檢測,研究結果為超聲橢圓振動研磨機理及相關試驗的研究提供有力的保證。
　　 (3)設計、制作了一套超聲橢圓振動研磨裝置。并

4、采用該裝置,進行了K9玻璃的研磨實驗。分析了采用該方法研磨時工件轉速、磨粒粒徑、研磨力等因素對研磨的效率和研磨后表面粗糙度的影響。并對碳化鎢非球面工件進行超聲振動研磨實驗,通過超聲振動研磨和無超聲振動研磨對比,證明了該研磨方法的效果。此外,本文還針對研磨中出現的研磨表面質量不均勻的現象,提出超聲變速研磨。實驗證明該方法有良好的效果。
　　 課題研究結果有助于揭示碳化鎢高效精密研磨的機理,完善和發(fā)展非球面光學模具研磨加工新技術,進