BK7玻璃旋轉(zhuǎn)超聲加工表面-亞表面損傷特征分析與評價.pdf

1、旋轉(zhuǎn)超聲加工(RUM)是一種集傳統(tǒng)超聲加工與磨削加工為一體的復(fù)合加工方法，利用金剛石刀具對BK7玻璃進(jìn)行加工可以達(dá)到所需的幾何形狀和精度，是BK7玻璃元件高效加工的一種切實(shí)可行方法。然而在刀具主軸高頻振動作用下，磨粒對工件表面產(chǎn)生較大的沖擊載荷勢必會導(dǎo)致表面及亞表面損傷增大，從而降低了工件的機(jī)械承載能力。因此，需要深入研究BK7玻璃旋轉(zhuǎn)超聲加工材料去除機(jī)理、表面/亞表面損傷特征、亞表面裂紋深度檢測及預(yù)測方法，以實(shí)現(xiàn)BK7玻璃元件的高效低

2、損傷加工。
　　本文通過BK7玻璃刻劃實(shí)驗(yàn)對旋轉(zhuǎn)超聲加工材料去除機(jī)理及表面損傷特征進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)工件表面存在由材料塑性流動及脆性斷裂產(chǎn)生的表面損傷；在不同刻劃速度下進(jìn)行變切深單刻劃實(shí)驗(yàn)，同時在不同刻劃間距和切深條件下進(jìn)行雙刻劃實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，刻劃速度的增大導(dǎo)致脆/塑轉(zhuǎn)變臨界切深及臨界載荷變大，刻劃深度和劃痕間距也對材料去除及表面損傷產(chǎn)生了一定地影響。
　　深入分析BK7玻璃旋轉(zhuǎn)超聲加工表面創(chuàng)成機(jī)理，采用多種方法對工件表面及

3、亞表面損傷形貌及裂紋深度進(jìn)行了檢測，研究了旋轉(zhuǎn)超聲加工亞表面裂紋形成機(jī)理，發(fā)現(xiàn)殘余應(yīng)力誘導(dǎo)中位/徑向裂紋和側(cè)向裂紋系統(tǒng)的產(chǎn)生，同時在主軸高頻振動作用下，金剛石磨粒印壓工件表面會導(dǎo)致相鄰壓痕相互作用，產(chǎn)生的壓痕應(yīng)力場促使中位/徑向裂紋沿刻劃方向成核并擴(kuò)展至最大，最終形成最大深度裂紋。
　　分析了端銑加工端面磨粒運(yùn)動軌跡，推導(dǎo)出了銑削表面接觸弧長和有效磨粒數(shù)量計(jì)算公式，得到了切削力與亞表面損傷深度之間的關(guān)系；采用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和回歸分析，建