SiC陶瓷非球面磨削砂輪磨損及其對面形誤差影響研究.pdf

1、SiC陶瓷具有硬度高、耐磨損、熱膨脹系數小、耐化學腐蝕、比剛度高以及穩(wěn)定性好等材料特性，已越來越廣泛地應用于衛(wèi)星、航空航天、先進武器、空間望遠鏡等領域，對大口徑SiC陶瓷光學元件加工效率和加工精度的要求也越來越高。目前金剛石砂輪磨削仍是SiC陶瓷主要加工手段，但由于SiC陶瓷的高硬度和高耐磨性，在大口徑非球面磨削過程中，砂輪磨損嚴重、磨削效率低、磨削表面/亞表面質量差以及非球面磨削時面形誤差大等成為制約SiC陶瓷非球面應用的關鍵因素。因

2、此，研究砂輪磨損對SiC陶瓷磨削特性及對大口徑SiC陶瓷非球面磨削面形誤差的影響，對提高SiC陶瓷非球面加工效率和加工精度具有非常重要的理論意義和應用價值。
　　本文針對大口徑SiC陶瓷非球面磨削過程中砂輪磨損嚴重的問題，從增大砂輪有效使用率、減小砂輪磨損方面分析了不同磨削方式下金剛石砂輪磨削SiC陶瓷時的軌跡特性，以及現(xiàn)有幾種非球面磨削方式在減小砂輪磨損、提高非球面磨削面形誤差方面的優(yōu)缺點，選擇了可以明顯增大砂輪有效使用率的平行

3、法磨削作為SiC陶瓷非球面磨削方式。以非球面磨削表面殘余高度為依據，以最大化砂輪有效使用率為目的，給出了砂輪形狀尺寸及磨削時砂輪傾斜角度的選擇范圍，確定了以等材料去除率去除和等殘余高度去除相結合的方式對SiC陶瓷非球面磨削過程進行有效控制。
　　根據SiC陶瓷高硬度的物理特性選擇了金剛石砂輪進行磨削實驗；通過對比分析SiC陶瓷和玻璃磨削過程中磨削力、磨削力比情況，發(fā)現(xiàn)SiC陶瓷具有更高的難加工性，且砂輪磨損比較明顯，因此，首先基于

4、金剛石顆?？虅潓嶒?，分析了單顆金剛石磨粒持續(xù)刻劃SiC陶瓷時磨削力、刻劃溝槽寬度和深度、表面質量的變化情況，結果顯示當刻劃距離達到1800mm時金剛石顆粒嚴重破碎失去磨削能力。進而通過金屬結合劑金剛石砂輪磨損實驗，研究了砂輪磨損對SiC陶瓷磨削力及磨削質量的影響，得到在砂輪磨損過程中SiC陶瓷材料磨削去除特性。在此基礎上，建立了砂輪穩(wěn)定磨削階段金屬結合劑金剛石砂輪磨削SiC陶瓷的體積磨削比回歸模型，為后續(xù)建立砂輪磨損對SiC陶瓷非球面磨

5、削面形誤差影響模型提供實驗依據。
　　以SiC陶瓷磨削過程中的體積磨削比為橋梁，建立了砂輪磨損對SiC陶瓷非球面磨削面形誤差的影響模型，通過SiC陶瓷非球面平行法磨削實驗，驗證了砂輪瞬時徑向磨損量模型和非球面磨削面形誤差模型的理論值與實驗值的誤差低于20％。以SiC陶瓷非球面磨削過程中砂輪瞬時徑向磨損量為依據，建立了SiC陶瓷非球面磨削面形誤差預補償模型，通過理論分析及數值仿真，結果表明：通過多次砂輪磨損預補償迭代，理論上可以大幅