面向菲涅爾透鏡超硬模芯的砂輪修整及磨削加工實驗研究.pdf

1、菲涅爾透鏡因其優(yōu)良的光學性能，而被廣泛應(yīng)用到太陽能電池板、紅外探測、投影顯示和照明光學等諸多領(lǐng)域中。近年來，菲涅爾透鏡的大規(guī)模復制加工技術(shù)因具有高精度、低成本、高效率等優(yōu)點，而引起了學術(shù)界和工程界的廣泛關(guān)注。上述的復制加工技術(shù)通常包括注塑成型和玻璃模壓，如果將模具鋼和碳化硅等超硬材料引入到模芯的制造上，不僅能夠在很大程度上降低磨損以延長模芯的使用壽命，而且可以提升復制加工后的表面質(zhì)量。對于這種超硬模芯材料的加工，超精密磨削加工成為目前最

2、為有效的技術(shù)之一。鑒于超硬菲涅爾透鏡模芯為碳化硅和模具鋼等難加工材料，本課題將以菲涅爾透鏡模芯的數(shù)學模型為基礎(chǔ)，探討面向菲涅爾透鏡模芯磨削的砂輪修整和磨削加工工藝，完成超硬菲涅爾透鏡模芯的高效超精密磨削。
　　首先，分析了菲涅爾透鏡模芯的磨削加工的工藝特點，并根據(jù)菲涅爾透鏡模芯的數(shù)學模型確定磨削砂輪的幾何特征尺寸，同時考慮到模芯材料為超硬的模具鋼和碳化硅，設(shè)計并定制了適用于菲涅爾透鏡模芯磨削加工的立方氮化硼(CBN)砂輪和金剛石砂

3、輪。
　　其次，針對CBN砂輪和金剛石砂輪粒度及結(jié)合劑的不同，分別采用不同的砂輪精密修整方法。其中，對于粒度為B64的樹脂基CBN砂輪和粒度為D15A的金屬基金剛石砂輪，使用旋轉(zhuǎn)GC棒修整法，通過檢測砂輪尖端形貌，確定砂輪尖端的圓弧半徑，分析比較GC棒的修整比，＃180GC棒去除CBN砂輪結(jié)合劑的修整比可以達到0.1012，高于＃180GC棒去除金屬基金剛石砂輪結(jié)合劑的修整比；而對于粒度為D3的樹脂基金剛石砂輪，則使用鉭金屬塊機械

4、修整法，通過分析修整參數(shù)對于尖端圓弧半徑的影響規(guī)律以確定了修整的最佳工藝參數(shù)，鉭金屬塊的修整比可以達到69.9。
　　再次，本課題采用正交實驗法，分別使用CBN和金剛石砂輪在模具鋼和碳化硅上磨削菲涅爾透鏡模芯，然后優(yōu)化模芯環(huán)面加工的工藝參數(shù)，并分析加工參數(shù)影響環(huán)面質(zhì)量的規(guī)律，以確定最佳磨削工藝參數(shù)。
　　最后，通過分析砂輪磨損狀況確定了環(huán)面磨削時砂輪需要的修整次數(shù)，并以優(yōu)化的工藝參數(shù)磨削加工典型的菲涅爾透鏡模芯。實驗結(jié)果表明