【摘 要】
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环抛机主要用于KDP晶体、光学玻璃以及超精密金属模具等的高精度平面研磨和抛光,是一种使用环形抛光工艺加工超精密平面的设备。环抛机的磨盘通常采用铸铁或者在大理石基体上浇筑沥青的形式进行制作,由于材质较软,环抛过程中磨损较严重,并且采用沥青磨盘材料去除量较小,仅用于最后加工的抛光阶段,不能用于粗研加工,因此探索新材料的磨盘很有必要。除此之外环抛技术在很大程度上依赖于操作人员的经验,导致加工效率低,因此
【基金项目】
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国家重点研发计划课题——新型基准级齿轮渐开线样板的精密制造基础（2018YFB2001402）； 国家自然科学基金——大展长亚微米廓形精度齿轮渐开线样板控形原理与精密制造基础（52075067）；
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环抛机主要用于KDP晶体、光学玻璃以及超精密金属模具等的高精度平面研磨和抛光,是一种使用环形抛光工艺加工超精密平面的设备。环抛机的磨盘通常采用铸铁或者在大理石基体上浇筑沥青的形式进行制作,由于材质较软,环抛过程中磨损较严重,并且采用沥青磨盘材料去除量较小,仅用于最后加工的抛光阶段,不能用于粗研加工,因此探索新材料的磨盘很有必要。除此之外环抛技术在很大程度上依赖于操作人员的经验,导致加工效率低,因此深入而系统的研究环抛工艺,对环抛加工具有指导意义,可以提高环抛加工的稳定性与确定性。本文采用高硬度、低热膨胀系数、耐腐蚀的碳化硼制成磨盘和校正盘,研制了一款新型碳化硼磨盘环抛机,分析了碳化硼微观结构与研抛机理,并对环抛加工的材料去除量和磨盘的面形情况进行了理论分析,优化了环抛工艺参数,主要研究内容如下:（1）基于Preston方程建立环抛加工的材料去除量模型,基于坐标变换原理建立了磨粒运动轨迹模型,揭示环抛中速度和偏心距对工件材料去除量与磨粒轨迹的影响机制;建立摆幅环抛的材料去除量模型,分析摆动周期、摆杆长度和摆动幅度对环抛材料去除量的影响。（2）建立磨盘材料去除模型,运用ANSYS仿真求解校正盘与磨盘之间的接触应力,运用MATLAB求解环抛相对磨削路程并计算出磨盘材料去除量。在环抛机上增加摆幅机构用于实时调整校正盘的位置,优化环抛工艺参数。（3）发现利用烧结碳化硼特殊的结构制成的磨盘具有较高的精度保持性。建立碳化硼磨盘-磨粒-工件之间的微观接触模型,分析碳化硼磨盘在环抛中的材料去除特性;进行碳化硼油石的研磨实验,探究碳化硼微观孔隙变化规律;进行碳化硼精度保持性实验,对比分析碳化硼在研磨中的精度保持性。（4）研制环抛机用碳化硼磨盘和校正盘,通过正六棱柱碳化硼油石拼接成近圆形蜂窝状盘体并胶粘于圆形大理石基体的方法,解决了大面积碳化硼难以制作的问题。联合研制了新型号的LP12D型环抛机,扩展了环抛机加工材料的范围,可用于陶瓷、金属、光学玻璃等平面元件的超精密研抛加工。
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