超硬微結(jié)構(gòu)光學(xué)功能表面的ELID磨削加工技術(shù)研究.pdf

1、微結(jié)構(gòu)光學(xué)功能表面因其所具有的特殊的光學(xué)性能在光電子、機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值,其批量化生產(chǎn)多采用復(fù)制模壓技術(shù),針對(duì)于模具材料高硬度耐磨損的性質(zhì),超精密磨削是目前最為行之有效的加工方法,但針對(duì)于超硬材料的超精密磨削的效率有限。而ELID磨削技術(shù)(Electrolytic In-Process Dressing,又稱在線電解修銳技術(shù))作為一種成熟的輔助磨削技術(shù),因其可以大幅度的提高磨削效率和加工后的表面質(zhì)量而在工業(yè)領(lǐng)域得到了

2、較為廣泛的應(yīng)用。
　　本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外超硬材料微結(jié)構(gòu)ELID加工研究現(xiàn)狀的分析總結(jié),認(rèn)為采用ELID對(duì)超硬材料微結(jié)構(gòu)進(jìn)行磨削可以提高磨削后的加工質(zhì)量和磨削效率。故采用現(xiàn)有V形結(jié)構(gòu)砂輪及ELID電解修銳系統(tǒng),依據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備條件,對(duì)碳化硅和碳化鎢兩種超硬材料進(jìn)行微結(jié)構(gòu)加工。
　　首先采用電火花修整方案對(duì)磨削微結(jié)構(gòu)用金剛石砂輪進(jìn)行精密修整,針對(duì)微結(jié)構(gòu)加工的特點(diǎn)對(duì)ELID電極進(jìn)行重新設(shè)計(jì),擬定工藝方案,完成磨削用實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建。在

3、此基礎(chǔ)上對(duì)磨削方式、ELID電源參數(shù)、ELID電極間距及光磨次數(shù)對(duì)于微結(jié)構(gòu)ELID磨削加工的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,通過(guò)對(duì)比分析確定了高效深磨、較低的電源參數(shù),0.8mm的電極間距及光磨兩次是ELID磨削的最佳工藝參數(shù)。
　　其次根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析原理,對(duì)氮化硅和碳化鎢兩種材料的ELID磨削和普通磨削進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究,主要考量磨削深度、進(jìn)給速度和砂輪轉(zhuǎn)速對(duì)于加工后V形槽的底角圓弧半徑、夾角圓弧半徑及兩側(cè)面的表面粗糙度和面形精度的影

4、響。通過(guò)對(duì)結(jié)果的對(duì)比分析,確定了進(jìn)給速度是影響V形槽尖角特性的主要參數(shù),磨削深度主要影響V形槽的表面質(zhì)量,而砂輪轉(zhuǎn)速對(duì)于微結(jié)構(gòu)加工的影響并不大。
　　最后采用截面顯微鏡法對(duì)兩種材料加工后V形槽的亞表層損傷進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)中分別采用掃面電鏡和納米壓痕兩種檢測(cè)方法對(duì)亞表層損傷進(jìn)行檢測(cè),通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)隨著磨削深度的增大會(huì)帶來(lái)亞表層損傷深度的增加,而ELID磨削后的亞表層損傷要低于普通磨削。相對(duì)來(lái)說(shuō),采用掃描電鏡法觀察更為直接,但很難觀