基于研磨加工参数的亚表面损伤预测理论和试验研究

为实现研磨亚表面损伤深度的无损、快速和准确检测,并预测研磨参数对亚表面损伤深度的影响规律,针对光学材料研磨加工过程建立基于研磨加工参数的亚表面损伤深度预测模型。使用磁流变抛光斑点技术测量K9玻璃在不同研磨条件下的亚表面损伤深度,对上述预测模型进行试验验证。最后,提出以提高光学零件加工效率为目的的研磨加工策略。研究表明:建立的研磨亚表面损伤深度预测模型能够通过研磨加工参数对亚表面损伤深度进行有效的预测;研磨亚表面损伤深度与磨粒粒度、研磨盘硬度和研磨压强成正比关系,与研磨速度和研磨液浓度成反比关系;磨粒粒度对亚表面损伤深度的影响最显著,研磨压强的影响次之,研磨盘硬度、研磨速度和研磨液浓度的影响较小;为提高光学零件加工效率,建议在研磨过程中选取较高的研磨速度和较浓的研磨液,以在降低亚表面损伤深度的同时提高材料去除效率。

光学材料磨削的亚表面损伤预测

基于压痕断裂力学理论,建立了工件表面粗糙度与亚表层损伤深度的理论关系模型,用于预测磨削加工脆性光学材料引起的亚表层损伤深度。利用磁流变角度抛光技术检测了不同磨削加工工艺条件下亚表层的损伤深度,验证了理论模型的正确性。分析了加工工艺参数对工件表面粗糙度及亚表层损伤深度的影响规律,提出了提高材料去除率的磨削加工工艺方案。分析结果表明:脆性材料工件的亚表层损伤深度与工件的表面粗糙度呈非线性单调递增关系。工件亚表层损伤深度及工件表面粗糙度均随着切削深度和进给速度的增加而增加,随着主轴转速的增加而减小。对比实验结果与理论模型预测结果表明,提出的模型可以准确、无损伤地的预测磨削加工引起的工件亚表层损伤深度。