超声振动铣削光学玻璃材料加工技术研究

摘要

随着现代科学技术的飞速发展,特别是航空航天科技的发展,光学玻璃这种光学材料的应用领域越来越广泛。光学玻璃材料是一种典型的难加工材料,其材料特点就是硬度高、脆性大、断裂韧性低,采用传统的加工方法难以进行高效精密加工。
　　光学玻璃常用的加工方式是磨削加工,但是这种加工方法加工效率低,加工周期长,加工成本高;铣削加工的加工效率高,加工周期短,但是加工时产生的切削力较大,加工质量较差。为了提高加工效率,降低加工周期,将超声振动加工与普通铣削加工相结合,这样就能有效的降低加工中的切削力和切削热,提高表面质量和提高加工效率,缩短加工周期。
　　本文以研究超声振动铣削加工工艺为目的,研制了超声振动铣削装置,并对装置进行了振动特性测试;建立了超声振动铣削光学玻璃材料的平均铣削力的模型,通过实验对理论模型进行了验证;基于三维白光干涉仪扫描技术,提出了工件表面质量检测方法,建立了二维表面和三维表面形貌特征描述的评价指标。
　　实验结果表明:在同样的切削参数条件下,超声铣削加工中产生的切削力和表面粗糙度值都要大大低于普通铣削加工,这说明超声铣削加工光学玻璃材料可以有效的降低切削力,提高已加工表面的表面质量。通过对铣削力波形图的分析,可知超声铣削加工的铣削力波形的波动幅度较小且变化均匀,这说明在超声铣削加工下加工振动较小,加工过程稳定。对已加工表面粗糙度进行对比分析,得出在超声铣削条件下可有效的提高工件的加工质量。此外,还讨论分析刀具的失效形式和磨损机理,指出在超声铣削条件下可减小刀具的磨损,提高加工质量。

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1 绪论

1.1 光学玻璃的材料的应用和发展

1.2 光学玻璃的加工技术研究现状

1.3 切削加工光学玻璃存在的问题

1.4 本课题选题依据及论文主要工作

2 超声振动铣削装置设计与声学特性研究

2.1 超声振动加工的主要特点

2.2 超声振动铣削装置的设计

2.3 超声振动铣削系统的振动性能测试

2.4 本章小结

3 超声振动铣削光学玻璃材料铣削力的研究

3.1 振动铣削力及其分解

3.2 超声振动铣削光学玻璃材料平均铣削力的模型

3.3 实验条件和实验方案

3.4 超声振动铣削力实验结果分析

3.5 本章小结

4 超声振动铣削光学玻璃材料的表面质量研究

4.1 超声振动铣削加工表面粗糙度研究方法

4.2 超声振动铣削加工表面粗糙度实验结果分析

4.3 超声铣削加工表面微观形貌特性分析

4.4 本章小结

5 超声振动铣削光学玻璃材料的刀具磨损研究

5.1刀具磨损形式

5.2 超声振动铣削光学玻璃的刀具磨损实验研究

2.2 超声振动铣削光学玻璃材料刀具的磨损

5.3 本章小结

6 总结和展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

参考文献

作者简历

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