碳化鎢光學(xué)模具的超聲研磨裝置的研發(fā)及其加工特性研究.pdf

1、近年來,模壓成型已成為透鏡加工的一種重要方法,如何加工出納米級的表面精度和形狀精度的透鏡模具已經(jīng)成為學(xué)者們廣泛研究的一項課題。研磨和拋光是提高工件精度的一種重要方法。目前面透鏡模具通常采用磁流變拋光或磁射流拋光,雖然能提高非球面工件的表面精度,但對形狀精度的改善有限。因此迫切需要發(fā)展新型的高效率高質(zhì)量的光學(xué)拋光技術(shù)。
　　 超聲波研磨技術(shù)是一種非傳統(tǒng)的加工技術(shù)。與傳統(tǒng)的研磨技術(shù)相比,超聲波研磨效率高,研磨時磨粒的切削力小,研磨后

2、表面質(zhì)量高。特別是在研磨硬脆材料時,超聲波研磨易于實現(xiàn)脆性材料的延性去除,加工表面不易產(chǎn)生裂紋,能達(dá)到很高的面形精度。本文將超聲波研磨技術(shù)應(yīng)用到透鏡模具的加工上,希望實現(xiàn)透鏡模具的高精度研磨。
　　 本課題來源于國家支撐計劃重點項目(車用光學(xué)透鏡及模具超精密研磨加工裝備與工藝)。針對目前透鏡模具研磨的技術(shù)的難題,本文進(jìn)行了以下研究工作:
　　 (1)針對透鏡模具高效精密加工的要求,本文提出了采用超聲橢圓振動研磨的方法,使

3、之能在三軸聯(lián)動機(jī)床上實現(xiàn)透鏡模具的超聲振動研磨。
　　 (2)針對以往的橢圓振動換能器是多激勵結(jié)構(gòu),設(shè)計復(fù)雜,制作成本高,而且能耗大,發(fā)熱大的缺點,設(shè)計了單激勵超聲橢圓振動系統(tǒng)。采用有限元方法對超聲橢圓系統(tǒng)的振動特性進(jìn)行分析,獲得在發(fā)生器頻率可調(diào)范圍內(nèi)的系統(tǒng)固有頻率和振型,并進(jìn)行實際振動的頻率和振幅的檢測,研究結(jié)果為超聲橢圓振動研磨機(jī)理及相關(guān)試驗的研究提供有力的保證。
　　 (3)設(shè)計、制作了一套超聲橢圓振動研磨裝置。并

4、采用該裝置,進(jìn)行了K9玻璃的研磨實驗。分析了采用該方法研磨時工件轉(zhuǎn)速、磨粒粒徑、研磨力等因素對研磨的效率和研磨后表面粗糙度的影響。并對碳化鎢非球面工件進(jìn)行超聲振動研磨實驗,通過超聲振動研磨和無超聲振動研磨對比,證明了該研磨方法的效果。此外,本文還針對研磨中出現(xiàn)的研磨表面質(zhì)量不均勻的現(xiàn)象,提出超聲變速研磨。實驗證明該方法有良好的效果。
　　 課題研究結(jié)果有助于揭示碳化鎢高效精密研磨的機(jī)理,完善和發(fā)展非球面光學(xué)模具研磨加工新技術(shù),進(jìn)