BK7玻璃旋轉(zhuǎn)超聲加工表面-亞表面損傷特征分析與評價.pdf

1、旋轉(zhuǎn)超聲加工(RUM)是一種集傳統(tǒng)超聲加工與磨削加工為一體的復合加工方法，利用金剛石刀具對BK7玻璃進行加工可以達到所需的幾何形狀和精度，是BK7玻璃元件高效加工的一種切實可行方法。然而在刀具主軸高頻振動作用下，磨粒對工件表面產(chǎn)生較大的沖擊載荷勢必會導致表面及亞表面損傷增大，從而降低了工件的機械承載能力。因此，需要深入研究BK7玻璃旋轉(zhuǎn)超聲加工材料去除機理、表面/亞表面損傷特征、亞表面裂紋深度檢測及預(yù)測方法，以實現(xiàn)BK7玻璃元件的高效低

2、損傷加工。
　　本文通過BK7玻璃刻劃實驗對旋轉(zhuǎn)超聲加工材料去除機理及表面損傷特征進行了分析，發(fā)現(xiàn)工件表面存在由材料塑性流動及脆性斷裂產(chǎn)生的表面損傷；在不同刻劃速度下進行變切深單刻劃實驗，同時在不同刻劃間距和切深條件下進行雙刻劃實驗，結(jié)果表明，刻劃速度的增大導致脆/塑轉(zhuǎn)變臨界切深及臨界載荷變大，刻劃深度和劃痕間距也對材料去除及表面損傷產(chǎn)生了一定地影響。
　　深入分析BK7玻璃旋轉(zhuǎn)超聲加工表面創(chuàng)成機理，采用多種方法對工件表面及

3、亞表面損傷形貌及裂紋深度進行了檢測，研究了旋轉(zhuǎn)超聲加工亞表面裂紋形成機理，發(fā)現(xiàn)殘余應(yīng)力誘導中位/徑向裂紋和側(cè)向裂紋系統(tǒng)的產(chǎn)生，同時在主軸高頻振動作用下，金剛石磨粒印壓工件表面會導致相鄰壓痕相互作用，產(chǎn)生的壓痕應(yīng)力場促使中位/徑向裂紋沿刻劃方向成核并擴展至最大，最終形成最大深度裂紋。
　　分析了端銑加工端面磨粒運動軌跡，推導出了銑削表面接觸弧長和有效磨粒數(shù)量計算公式，得到了切削力與亞表面損傷深度之間的關(guān)系；采用實驗設(shè)計和回歸分析，建