硬脆单晶材料塑性域去除机理研究进展

硬脆单晶材料具有高硬度、低密度、低热膨胀系数、化学稳定性好等特点,近年来在光学、航空航天、电子、固体激光器等领域应用广泛。这类材料由于高硬度、低断裂韧性等特点,加工过程容易产生脆性断裂,属于典型的难加工材料。硬脆单晶材料的塑性域加工技术成为超精密加工领域研究的热点问题,然而目前对硬脆单晶材料塑性域去除机理的研究尚处于探索阶段。介绍了硬脆单晶材料塑性域加工的概念,综述了硬脆单晶材料的塑性域去除机理,指出了目前硬脆单晶材料在塑性域去除机理研究方面存在的问题,并对硬脆单晶材料塑性域去除机理的未来研究方向进行了展望。     

旋转超声磨削加工中影响磨具寿命的结构参数优化

为了提高陶瓷基零部件的旋转超声磨削加工精度,降低磨具磨损造成的加工误差,建立了超声振动磨具寿命与磨粒粒度、浓度、磨具内圆直径等结构参数间关系的数学模型,对影响超声振动磨具寿命的结构参数进行了优化.首先,基于响应曲面法,建立了青铜基超声振动磨具二阶寿命模型,通过Box-Behnken实验对超声振动磨具寿命模型进行了拟合.然后,通过有效性和显著性检验,验证了所建立的超声振动磨具寿命模型.最后,通过拟合影响因子与超声振动磨具寿命关系的响应曲面和等高线,分析了各因素对磨具寿命的交叉影响,并优化了磨具的结构参数.结果表明:当磨粒粒度为D98.85、浓度为77.36、磨具内圆直径为5.34 mm时,去除体积为9 600mm3、致密度为85％的Si3N4陶瓷材料后,磨具磨损量只有0.006 9 mm,显示优化后超声振动磨具寿命可以达到旋转超声精密磨削加工要求.     

电火花机械复合磨削反应烧结SiC陶瓷的表面特征

研究了基于电火花机械复合磨削技术加工的反应烧结碳化硅(RB-SiC)陶瓷的表面特征。用电火花机械复合磨削(EDDG)、电火花磨削(EDG)以及普通磨削(CG)三种方法加工RB-SiC陶瓷,并采用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对加工后的SiC陶瓷的表面粗糙度、表面形貌及微观裂纹进行测量和对比试验,获得了RB-SiC陶瓷的EDDG加工特性。实验显示:EDDG加工的RB-SiC陶瓷的表面粗糙度优于EDG加工的表面粗糙度,为0.214 9μm,但比CG加工的表面粗糙度0.195 6μm略差。对加工后的SiC陶瓷表面形貌观察显示,传统磨削加工后的表面存在明显划痕,EDG加工表面主要由放电凹坑组成,而EDDG加工表面同时存在放电凹坑和磨削划痕;另外,传统磨削表面也存在磨削裂纹和晶界裂纹,但EDG加工后的表面只存在热裂纹,而EDDG加工后的表面存在磨削裂纹和热裂纹,不过热裂纹可以用金刚石磨粒磨削去除。对比实验显示RB-SiC陶瓷的EDDG加工与EDG和CG加工获得了不同的表面特征。     

大口径SiC反射镜用金属基圆弧砂轮在线整形装置研制

针对空间光学系统中大口径SiC反射镜非球面磨削用金属基圆弧砂轮,提出并推导了双轴回转展成运动下脉冲放电修整圆弧的形成机理。在分析长春光学精密机械与物理研究所（长光所）4m口径SiC反射镜的非球面磨削运动的基础上,确定了有效磨削圆弧段及其半径和杯形电极的尺寸,针对长光所五轴联动数控磨床设计了金属基圆弧砂轮的在线整形装置,并通过圆弧整形实验进行了验证。结果表明,所设计的金属基圆弧砂轮在线整形装置能够很好地修整出目标圆弧,满足4m大口径SiC反射镜非球面磨削的需求。     

冰粒射流抛光技术的发展与研究现状

冰粒射流抛光技术是一种新型抛光技术,其基本原理是以冰粒替代传统磨料,在高速流体的带动下高速冰粒流撞击工件表面,实现对工件表面加工的目的。冰粒射流抛光以无污染、对工件表面损伤小、加工完成后无残留、无需后处理等优点在加工及清洗方面得到了广泛应用。本文从冰粒射流抛光技术的理论基础及其关键技术等方面探究冰粒射流抛光技术的发展及研究现状,并探讨其未来发展方向。     

非球面碳化硅反射镜往复式磨削面形精度建模及仿真

为优化圆弧面砂轮磨削非球面碳化硅反射镜的加工效果,基于往复式磨削对非球面反射镜的残余高度进行建模,通过残余高度与面形精度的几何关系,建立面形精度预测模型并进行仿真分析。面形精度模型仿真结果表明:随截圆弧长增加或倾角增大,面形精度降低;随砂轮基圆半径增加或砂轮圆弧半径增加,面形精度提高。其中,截圆弧长和砂轮基圆半径对面形精度影响较大。      

基于灰色关联理论的RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削工艺参数优化

开展反应烧结碳化硅陶瓷电火花机械复合磨削试验，分析砂轮参数、磨削参数以及放电参数对陶瓷表面粗糙度、材料去除率、砂轮磨损率以及法向磨削力的影响规律。结果表明:与普通磨削相比，电火花机械复合磨削能提高RB-SiC陶瓷的材料去除率，且有效降低磨削时的法向磨削力；但过高的放电能量会造成砂轮的严重磨损，导致材料去除率和磨削表面质量降低。基于灰色关联理论和正交试验对工艺参数进行优化，并开展试验对优化结果进行验证。结果表明:优化后的工艺参数能有效提高材料去除率和磨削表面质量，并降低法向磨削力和砂轮磨损率。      

电火花机械复合磨削技术的研究进展

电火花机械复合磨削集合了机械磨削和电火花加工两种加工工艺,能够提高加工效率和加工质量,广泛应用于导电难加工材料的加工。本文对电火花机械复合磨削机理和研究现状进行了系统阐述,在分析现有研究成果的基础上,针对大口径Si C反射镜非球面成形磨削中存在的加工效率低、砂轮磨损严重等问题,提出了将电火花机械复合磨削应用于大口径Si C反射镜非球面成形磨削加工的观点,以提高其成形加工效率。