石英玻璃ELID磨削表面质量研究

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本文是采用ELID磨削(Electrolytic In-Process Dressing,ELID)方法对石英玻璃进行塑性加工的研究。采用ELID磨削工艺提高了加工精度、降低了表面粗糙度。实验用GM73-Ⅲ型平面切入磨床,采用铸铁短纤维结合剂金刚石砂轮,配合在线电解修整,经过对电解电流、砂轮转速、进给量等工艺参数的条件实验及优化,加工出高精度、低粗糙度的石英玻璃;研究了砂轮转速、进给量等工艺参数对石英玻璃表面粗糙度的影响;采用原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)对石英玻璃磨削表面进行了形貌分析,利用表面光度仪(XP-2TM)测量石英玻璃磨削表面的粗糙度,用JD22型数字式立式测长仪测定了石英玻璃磨削表面的平整度,探讨了微观磨削机理及石英玻璃的磨削加工塑性域。分析结果表明,本实验中在砂轮结合剂中加入稀土氧化物CeO2后,砂轮孔隙减少,显微组织细化,金属结合剂与金刚石颗粒的结合性能得到了明显改善,提高了结合剂对金刚石颗粒的把持能力,从而增强其磨削性能。在本实验条件下对砂轮进行电解的参数为:占空比50%,频率5000 Hz,电压为4.6 V。砂轮被电解后在表面留下一层四氧化三铁,阻止了电解的过度进行。使用ELID磨削石英玻璃表面,其表面粗糙度随着砂轮进给量的减少而降低,表面粗糙度随砂轮转速的增加先降低后提高。在本实验中,用W5砂轮在转速为2060 rpm,进给量为1μm时,石英玻璃处于塑性磨削模式,且获得的石英玻璃表面粗糙度为14.8 nm。
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