论文部分内容阅读
将超硬材料诸如碳化硅、氮化硅陶瓷等作为模具材料引入具有复杂微结构功能表面光学玻璃模压技术,极大地提高了微结构光学元件的生产效率。但是超硬材料本身的高硬度及耐磨性使得此类模具的超精密磨削加工成为光学玻璃模压工艺的关键技术,而金刚石砂轮的精密修整技术已经成为微结构超精密磨削技术的技术瓶颈。本文通过对国内外在成型砂轮精密修整方向研究现状的总结分析,认为对金属基金刚石砂轮进行电火花修整后继续进行机械精密修整可以有效提高修整精度并改善其表面形貌。针对现有的圆弧形/V形金刚石砂轮,基于本实验室技术条件,采用展成法对砂轮进行修整,并根据展成运动设计相应数控修整轨迹并编制相关程序。其次,根据对干式电火花修整原理及应用分析,分别对圆弧形、V形金刚石砂轮进行电火花修整试验。结果显示,对于圆弧形金刚石砂轮,通过电火花修整可以得到较高的回转精度及圆弧磨刃的形状精度;而对于V形金刚石砂轮,尽管可以保证砂轮的回转精度,但是V形尖端放电效应导致其尖端圆弧半径仍然较大。电火花修整试验结束后,对V形金刚石砂轮进行GC修整轮修整。试验结果显示采用GC砂轮磨削法修整可以提高V形金刚石砂轮的回转精度至0.6μm,尖端圆弧半径达到17μm左右,且GC砂轮磨削法修整有效地改善了被修整砂轮的表面形貌。同时由于GC修整轮磨损速度较快,导致V形磨刃不同区域回转精度分布规律不同,使得GC修整轮不再适用于圆弧形金刚石砂轮修整。本试验采用金属基金刚石砂轮作为滚轮进行圆弧形砂轮的修整。试验结果显示滚轮金刚石颗粒磨损速度过快引起的堵塞会导致被修整砂轮修整精度的恶化甚至崩碎。最后,使用修整后的金刚石砂轮在氮化硅陶瓷表面得到V形槽阵列;在碳化硅陶瓷表面得到圆弧槽阵列。试验结果得出V形槽表面粗糙度为134.6nm左右,其V尖圆弧半径大于45μm,且圆弧半径精度损失较快;圆弧槽表面粗糙度值为146.1nm左右,且由于圆弧砂轮的崩碎,造成圆弧槽表面有7.2530μm的突起,使得整个圆弧PV值达到了53.0557μm。通过SEM图片显示,材料去除方式主要为塑性域去除:观测氮化硅陶瓷表面则会发现较多气孔以及由于气孔而导致磨削过程中产生的崩碎;碳化硅陶瓷表面形貌良好,没有明显的块状崩碎、片状脱落现象。