SiC光學(xué)元件超聲振動磨削系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、SiC材料具有高硬度、較大熱導(dǎo)率、較小熱膨脹系數(shù)和高度耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)良的材料性能，是制造大口徑、輕量光學(xué)元件的理想材料。然而SiC的特殊材料性能對加工方法提出了更高的要求，常規(guī)加工方法效率低，且易產(chǎn)生裂紋、崩碎等缺陷，不僅使加工成本增加，對后續(xù)的研磨拋光也會造成較大負(fù)擔(dān)。本文以加工SiC材料光學(xué)元件的超聲磨削系統(tǒng)為研究對象，研究了超聲振動磨削系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、有限元仿真和非接觸電信號傳輸，本文具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)確定SiC

2、零件超聲振動磨削系統(tǒng)的組成部分及功能要求，設(shè)計(jì)了超聲振動磨削主軸的結(jié)構(gòu)。仿真分析了超聲主軸的靜態(tài)和動態(tài)特性，獲得了主軸最大變形量和臨界轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)主軸支撐方式，采用串聯(lián)軸承組。根據(jù)陶瓷零件超聲磨削加工要求的功率，設(shè)計(jì)超聲電源和電鍍金剛石砂輪。
　　(2)根據(jù)全波長超聲換能器理論，計(jì)算振子結(jié)構(gòu)。采用Ansys有限元軟件仿真，超聲振子呈縱向振動，且頻率和振幅比達(dá)到要求。加工獲得超聲磨削振子實(shí)物，測得超聲振子諧振頻率比仿真結(jié)果略低;砂輪端

3、面最大振幅可達(dá)到陶瓷零件超聲加工要求。
　　(3)依據(jù)電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)了一種考慮分布電容和漏感影響的新型非接觸電信號傳輸裝置，解決了傳統(tǒng)接觸式電信號傳輸方式存在的摩擦大、發(fā)熱嚴(yán)重、振動大和轉(zhuǎn)速低的問題。計(jì)算了超聲電信號非接觸傳輸裝置瓷罐結(jié)構(gòu)尺寸，建立了傳輸理論模型，實(shí)測分布電容和漏感對電信號非接觸傳輸裝置傳輸性能的影響，提出了增大瓷罐氣隙減小分布電容和漏感的解決方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:瓷罐氣隙在越小，傳輸效率越高，振幅輸出可穩(wěn)定在8μ