Rb-SiC超聲輔助磨削及剩余強度研究.pdf

1、為提高空間反射鏡分辨率而不斷增大反射鏡口徑，導(dǎo)致發(fā)射成本大幅增加，鏡體背部支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)化減薄和鏡面面型精度保證都需要后續(xù)機械加工。反應(yīng)燒結(jié)碳化硅作為空間反射鏡基體首選材料，由于其硬度高，脆性大，導(dǎo)致加工性能較差，同時較大的磨削力會在材料表面層引入加工損傷，使反射鏡輕量化過程中整體強度降低，嚴重情況下會引起反射鏡失效。因此，本文利用課題組自主研發(fā)的超聲輔助磨削系統(tǒng)對反應(yīng)燒結(jié)碳化硅進行了磨削試驗，對比超聲輔助磨削與普通磨削兩種加工方式，結(jié)合法

2、向磨削力、表面質(zhì)量以及亞表面損傷等因素對材料加工后的剩余強度進行了研究。通過研究，得到如下結(jié)論:
　　(1)對超聲輔助磨削加工過程中試樣表面法向磨削力進行了系統(tǒng)研究。建立了與超聲輔助磨削具體實際相結(jié)合的磨削力模型，設(shè)計了四因素四水平的正交試驗。從極差分析中發(fā)現(xiàn)，進給速度、磨削深度、超聲振幅和主軸轉(zhuǎn)速對磨削力的影響程度依次降低，法向磨削力與超聲振幅和主軸轉(zhuǎn)速負相關(guān)，而與磨削進給速度和磨削深度正相關(guān)。方差分析發(fā)現(xiàn)，進給速度對磨削力的影

3、響高度顯著。獲得了磨削力回歸模型系數(shù)及其各自的置信區(qū)間，對回歸結(jié)果進行方差分析，回歸結(jié)果高度顯著，可決系數(shù)r2=0.768。
　　(2)對超聲輔助磨削和普通磨削兩種加工方式加工后試樣的表面形貌、表面粗糙度和亞表面損傷情況進行了觀察和測量。同一加工方式下，進給速度增大，劃擦變形區(qū)域占比會降低，表面粗糙度也隨之增大;相同參數(shù)不同加工方式下，超聲輔助磨削加工的表面以細小破碎為主。超聲輔助磨削后材料的表面質(zhì)量要優(yōu)于普通磨削的表面質(zhì)量，但進

4、給速度增大后粗糙度降低的幅度要低于慢進給條件下的降低幅度。兩種加工方式在材料亞表面產(chǎn)生的損傷形式均為表面的凹坑破碎、近表面裂紋和表面下裂紋，并且多數(shù)裂紋出現(xiàn)在材料中的碳化硅顆粒內(nèi)。超聲輔助磨削產(chǎn)生的最大亞表面損傷深度要小于同參數(shù)普通磨削。最大亞表面損傷深度與法向磨削力密切相關(guān)。
　　(3)反應(yīng)燒結(jié)碳化硅斷口形貌與加工方式無關(guān)，均為脆性斷裂形式，具體表現(xiàn)為沿晶界斷裂和穿晶斷裂。磨削加工后材料的抗彎強度均低于其原始強度，增大進給速度，