超硬微結(jié)構(gòu)光學(xué)功能表面的ELID磨削加工技術(shù)研究.pdf

1、微結(jié)構(gòu)光學(xué)功能表面因其所具有的特殊的光學(xué)性能在光電子、機械、航空航天等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值,其批量化生產(chǎn)多采用復(fù)制模壓技術(shù),針對于模具材料高硬度耐磨損的性質(zhì),超精密磨削是目前最為行之有效的加工方法,但針對于超硬材料的超精密磨削的效率有限。而ELID磨削技術(shù)(Electrolytic In-Process Dressing,又稱在線電解修銳技術(shù))作為一種成熟的輔助磨削技術(shù),因其可以大幅度的提高磨削效率和加工后的表面質(zhì)量而在工業(yè)領(lǐng)域得到了

2、較為廣泛的應(yīng)用。
　　本文通過對國內(nèi)外超硬材料微結(jié)構(gòu)ELID加工研究現(xiàn)狀的分析總結(jié),認為采用ELID對超硬材料微結(jié)構(gòu)進行磨削可以提高磨削后的加工質(zhì)量和磨削效率。故采用現(xiàn)有V形結(jié)構(gòu)砂輪及ELID電解修銳系統(tǒng),依據(jù)實驗室現(xiàn)有設(shè)備條件,對碳化硅和碳化鎢兩種超硬材料進行微結(jié)構(gòu)加工。
　　首先采用電火花修整方案對磨削微結(jié)構(gòu)用金剛石砂輪進行精密修整,針對微結(jié)構(gòu)加工的特點對ELID電極進行重新設(shè)計,擬定工藝方案,完成磨削用實驗臺的搭建。在

3、此基礎(chǔ)上對磨削方式、ELID電源參數(shù)、ELID電極間距及光磨次數(shù)對于微結(jié)構(gòu)ELID磨削加工的影響進行了實驗研究,通過對比分析確定了高效深磨、較低的電源參數(shù),0.8mm的電極間距及光磨兩次是ELID磨削的最佳工藝參數(shù)。
　　其次根據(jù)正交實驗設(shè)計及分析原理,對氮化硅和碳化鎢兩種材料的ELID磨削和普通磨削進行對比實驗研究,主要考量磨削深度、進給速度和砂輪轉(zhuǎn)速對于加工后V形槽的底角圓弧半徑、夾角圓弧半徑及兩側(cè)面的表面粗糙度和面形精度的影

4、響。通過對結(jié)果的對比分析,確定了進給速度是影響V形槽尖角特性的主要參數(shù),磨削深度主要影響V形槽的表面質(zhì)量,而砂輪轉(zhuǎn)速對于微結(jié)構(gòu)加工的影響并不大。
　　最后采用截面顯微鏡法對兩種材料加工后V形槽的亞表層損傷進行了實驗研究,實驗中分別采用掃面電鏡和納米壓痕兩種檢測方法對亞表層損傷進行檢測,通過對比發(fā)現(xiàn)隨著磨削深度的增大會帶來亞表層損傷深度的增加,而ELID磨削后的亞表層損傷要低于普通磨削。相對來說,采用掃描電鏡法觀察更為直接,但很難觀