玻璃精密切削时切削液对切削过程及表面质量影响的研究

论文摘要

随着现代科学技术的发展,脆性材料的应用越来越广泛。光学玻璃作为一种典型的脆性材料具有高硬度、高脆性的特点。目前光学玻璃元器件仍然在采用传统的粗磨、精磨、研磨及抛光等复杂的工艺,加工生产率低、成本很高。单点金刚石超声振动切削在脆性材料加工方面具有一定的优越性。研究切削液在光学玻璃超精密切削中的作用,提高脆性材料的临界切削深度是实现光学玻璃塑性域切削、改善表面质量的基础。本文首先对脆性材料超精密切削技术及其塑性域切削技术和超声振动切削技术的发展做了比较全面的综述。在分析硅酸盐光学玻璃结构和化学组成的基础上,选择了两种溶液作为切削液。在此基础上针对不同浓度浸泡后的三种硅酸盐光学玻璃进行了压痕试验。获得了不同材料在不同溶液和浓度的作用下的硬度值、压痕和裂纹尺寸,分析了切削液对光学玻璃精密切削时临界切削深度的影响。在压痕试验的基础上,针对三种硅酸盐光学玻璃在合适的溶液和浓度作用下进行了变切深刻划试验。得到了在不同溶液作用下的不同光学玻璃的临界切削深度。找到了针对三种硅酸盐玻璃的最为合适的切削液的种类和浓度。最后利用实验室的高精度车床在最佳切削液作用下对光学玻璃进行了超精密车削试验。研究结果表明:采用了切削液后能够提高光学玻璃材料的临界切削深度,在相同的背吃刀量、进给量和切削速度的情况下表面质量也有所改善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 脆性材料的塑性域切削技术的发展状况
• 1.3.1 脆性材料塑性域切削理论发展
• 1.3.2 超声振动切削技术及其发展
• 1.3.3 超声振动切削在脆性材料加工中的优越性
• 1.4 主要研究内容
• 第2章 切削液的选择
• 2.1 引言
• 2.2 切削液的作用
• 2.3 玻璃的性质
• 2.3.1 玻璃的结构
• 2.3.2 影响玻璃力学强度的因素
• 2.3.3 玻璃的表面改性机理
• 2.3.4 玻璃成分不同对表面改性的影响
• 2.4 具体切削液种类及其浓度的确定
• 2.5 本章小结
• 第3章 光学玻璃压痕试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 脆性材料的裂纹扩展机理简介
• 3.3 切削液作用下的光学玻璃压痕试验方案设计
• 3.4 试验结果及分析
• 3.4.1 光学玻璃压痕试验结果及分析
• 3.4.2 切削液对光学玻璃可加工性能的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 超声振动变切深刻划和切削试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 超声振动刻划试验设计
• 4.2.1 试验条件
• 4.2.2 超声振动系统夹具设计
• 4.3 光学玻璃超声振动变切深刻划试验结果及分析
• 4.3.1 BK7 变切深刻划试验结果及分析
• 4.3.2 SF6 变切深刻划试验结果及分析
• 4.3.3 Soda-lime变切深刻划试验结果及分析
• 4.4 光学玻璃超声振动车削试验结果与分析
• 4.4.1 切削参数的确定
• 4.4.2 试验结果及分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢