光学玻璃超精密加工专用磨削液的开发

摘要

科技的不断发展使得光学玻璃的超精密加工遭遇到了越来越多的挑战。虽然塑性域磨削可使光学玻璃材料以塑性去除的方式被加工,得到高质量的加工表面。但是为实现光学玻璃的塑性域磨削,必须要实现磨削深度小于临界磨削深度,因此给加工机床的进给精度、主轴刚度等提出了很高的要求,致使加工成本飙升,限制了其应用范围。针对这个问题,本文提出通过配制光学玻璃专用磨削液,使其在具有普通磨削液具有的冷却、润滑、防锈、清洗特性基础上,在磨削时于磨削区内与光学玻璃表面发生化学反应,提高光学玻璃的临界磨削深度,减小对机床等设备的要求,降低加工成本,得到高质量的光学玻璃加工表面。
　　本文利用化学方法对光学玻璃表面进行改性,以此作为课题中专用磨削液的专用特性并对其进行研究。采用电感耦合等离子体发射光谱法(简称ICP-AES)对水、碳酸钠溶液(5％、15%、25%)与石英玻璃在80℃下5h后,溶液中硅溶出浓度进行检测,发现四种溶液中Si的浓度均不为0,证明四种溶液均与石英玻璃发生了化学反应,其中浓度为15%的碳酸钠溶液Si的浓度最高,反应强度最大。通过纳米压痕、划痕试验对光学玻璃表面化学改性后的表面形貌及力学特性变化进行检测分析,发现石英玻璃表面生成一层约12nm厚的膜,反应后石英玻璃表面的硬度、模量均有所下降,临界磨削深度值ac增大了39.1%,降低了实现石英玻璃塑性模式磨削的难度。在此基础上加入其他添加剂,进行光学玻璃专用磨削液的开发。在磨床上用所配制的磨削液对石英玻璃进行磨削试验,利用正交试验法确定磨削液的添加剂的类型及各组分间的最佳配比,并进行磨削验证试验及市售磨削液的对比试验。试验结果证明,利用研制的光学玻璃专用磨削液进行磨削,获得的光学石英玻璃表面粗糙度要优于相同加工条件下用某市售磨削液获得的光学表面。

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第一章 绪论

1.1课题背景及意义

1.2超精密磨削

1.3磨削液

1.4课题来源及主要研究内容

第二章 光学玻璃专用磨削液作用机理研究

2.1引言

2.2磨削液专用特性

2.3 ICP-AES检测硅溶出浓度试验

2.4纳米压痕测试反应后的力学性能变化

2.5磨削液的其他作用

2.6本章总结

第三章 专用磨削液成分的确定

3.1引言

3.2专用磨削液的配方设计原则

3.3添加剂的选择

3.4本章总结

第四章 专用磨削液配制及评价

4.1引言

4.2磨削液研制的工艺过程及性能评价方法

4.3磨削液正交试验

4.4本章总结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2工作展望

参考文献

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