光学玻璃超声振动铣磨材料去除及表面质量研究

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1、硕士学位论文光学玻璃超声振动铣磨材料去除及表面质量研究（学术型）STUDYONMATERIALREMOVALANDSURFACEQUALITYINULTRASONICVIBRATIONMILL-GRINDINGOFOPTICALGLASS李华东哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TG712学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文光学玻璃超声振动铣磨材料去除及表面质量研究（学术型）硕士研究生：李华东导师：周明教授申请学位：工学硕士学科：航空宇航制造工程所在单位：机电工程学院答辩日

2、期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG712U.D.C.:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONMATERIALREMOVALANDSURFACEQUALITYINULTRASONICVIBRATIONMILL-GRINDINGOFOPTICALGLASS(Academic)Candidate：LiHuadongSupervisor：Prof.ZhouMingAcademicDegreeAppliedf

3、or：MasterofEngineeringSpeciality：AeronauticsandAstronauticsManufacturingEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要光学玻璃为各向同性的高新技术材料，因其优良的化学、机械、光学、热力学等性

4、能而被广泛应用于光学仪器的构件的制作。但光学玻璃是一种典型的硬脆材料，传统加工过程中易产生断裂、崩碎、裂纹等加工缺陷，难以使加工表面质量得到保证，进而限制了其更广泛的应用。超声振动铣磨加工技术由于磨粒切削刃与工件断续接触的加工特点尤其适用于硬脆材料加工，相比较普通切削具有明显的优越性。本文研究了光学玻璃超声振动铣磨加工时材料去除脆塑转变以及铣磨加工参数、超声振动振幅对材料加工表面粗糙度和亚表面损伤的影响，以期为实现光学玻璃低损伤磨削加工提供技术支持。本文以分析光学玻璃超声振动铣磨加工材料去除脆塑转变为出发点，建立

5、了光学玻璃脆塑转变模型，在此基础上对BK7和JGS1两种光学玻璃进行了显微压痕试验和单颗粒超声振动变切深刻划试验，并对压痕区域、刻划沟槽的表面形貌进行了检测分析。结合两种光学玻璃压痕尺寸的测量结果，研究了不同加载载荷对光学玻璃的维氏硬度、断裂韧性的影响规律，同时结合临界刻划力和临界刻划深度的测量结果研究了超声振动振幅对材料临界加载载荷、临界切削深度的影响规律。为研究超声振动参数和铣磨加工参数对光学玻璃超声振动铣磨加工工件表面粗糙的影响规律，本文对BK7和JGS1两种光学玻璃进行了以机床主轴转速、工件进给速度、切削

6、深度和超声振动振幅为参数的单因素试验，研究了工件表面粗糙度随不同参数的变化规律，并根据不同参数下的表面粗糙度值建立了光学玻璃超声振动铣磨加工预测模型，为实现光学玻璃材料的精密加工工艺参数的优选奠定了基础。在不同加工参数下的光学玻璃超声振动铣磨加工工艺试验基础上，采用机械抛光法结合HF酸腐蚀法对铣磨加工后的表面进行了处理。利用扫描电子显微镜对铣磨加工区域进行显微观测，并对亚表面裂纹种类和尺寸进行了检测，得到了超声振动条件下光学玻璃材料亚表面损伤的形式与特征，研究了不同参数对亚表面损伤程度的影响规律，为探索减轻亚表面

7、损伤的技术措施提供依据。关键词：光学玻璃；超声振动铣磨；脆塑转变；表面粗糙度；亚表面损伤-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractOpticalglassisanisotropichigh-techmaterial.Withtheexcellentchemicaldurability,mechanicalproperties,opticalpropertiesandthermalproperties,opticalglassiswidelyusedintheproductionofcomponentso

8、fopticalinstrumentsandapparatus.Opticalglassisatypicalbrittlematerialandthefracture,chippingsandcracksoftheconventionalprocessmakethesurfacequalitydifficulttobeguaranteed,sofurtherapplica