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《光学材料磨削加工亚表面损伤层深度测量及预测方法研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2007年10月航空精密制造技术Oct.2007第43卷第5期AVIATIONPRECISIONMANUFACTURINGTECHNOLOGYVol.43No.5精密加工光学材料磨削加工亚表面损伤层深度测量及预测方法研究*王卓,吴宇列,戴一帆,李圣怡(国防科学技术大学机电工程与自动化学院,长沙410073)[摘要]针对光学材料磨削加工引入的亚表面损伤层,综合使用磁流变抛光斑点技术和HF差动化学蚀刻速率法测量亚表面裂纹层深度和亚表面残余应力层厚度。建立了亚表面裂纹层深度与表面粗糙度间关系的理论模型,以实现亚表面裂纹层深度的准确预测,并通过分析亚表面裂纹尖端应力场,预测了亚
2、表面裂纹尖端塑性层厚度。[关键词]光学材料;磨削;亚表面损伤;印压;磁流变抛光[中图分类号]TG580.6[文献标识码]A[文章编号]1003-5451(2007)05-0001-05ResearchonMeasurementandPredictionMethodsofSubsurfaceDamageDepthofOpticalMaterialsinGrindingProcessWANGZhuo,WUYu-lie,DAIYi-fan,etal(CollegeofMechatronicsEngineeringandAutomation,NationalUniversity
3、ofDefenseTechnology,Changsha410073)[Abstract]Forthesubsurfacedamagelayerofopticalmaterialsingrindingprocess,acombinedmethodofMRFspottechniqueandHFaciddifferentialchemicaletchratemethodwasproposedtomeasurethedepthofsubsurfacecracklayerandthicknessofresidualstresslayer.Forthepurposeofaccur
4、atepredictionofsubsurfacecrackdepth,atheoreticalmodelofrelationshipbetweensubsurfacedamageandsurfaceroughnesswasestablished.Finally,thethicknessoftheplasticstresslayerwaspredictedthroughanalyzingthestressfieldincracktip.[Keywords]opticalmaterials;grinding;subsurfacedamage;indentation;mag
5、netorheologicalfinishing前言于在后续的加工过程中引发裂纹或促进已有裂纹的扩展。此外,亚表面残余应力使得原光学各向同性光学材料磨削加工引入的亚表面损伤层包括缺玻璃变为各向异性,从而导致玻璃折射系数的局部[1]陷层和变形层两部分,见图1,缺陷层由划痕、裂纹各向异性。因此在后续的研抛过程中必须将该残余和嵌入的加工介质等组成,变形层主要是裂纹尖端应力层连同裂纹层一起去除,其前提是亚表面裂纹应力场产生的残余应力区,因此又被称为亚表面残层深度和残余应力层厚度的准确测量。余应力层。缺陷层中的亚表面裂纹会降低光学元件对亚表面裂纹层深度测量方法的研究较为充使用寿命
6、、长期稳定性、镀膜质量、透射性能和抗激分,开发出大量实用的检测技术,常用的破坏性测试光损伤阈值。而亚表面残余应力层中的拉应力,易方法包括逐层抛光蚀刻法、截面显微法、角度抛光*国家自然科学基金重点项目(编号50535020)·1·光学材料磨削加工亚表面损伤层深度测量及预测方法研究法、BallDimpling法和磁流变抛光斑点技术等。近年使用Dimpling方法和角度抛光法测量亚表面来又开发出共焦扫描激光显微法、基于强度检测的裂纹层深度时,基于压力复印原理的传统光学抛光全内反射显微法和准偏振光技术等非破坏性测试方过程会促进已有裂纹的扩展并引入具有塑性划痕特法。而亚表面残余应
7、力层掩盖在裂纹层以下,无法征的附加损伤,从而降低了测量准确性。而基于剪使用适用于晶体表面残余应力测量的X射线衍射切去除原理的磁流变抛光能够解决传统光学抛光存和显微拉曼光谱方法对其进行检测,需要寻求新的在的上述不足,并且磁流变抛光材料去除率高的特[2]测量方法。通过研究磨削亚表面损伤的产生机理对点有助于提高测量效率。Randi在Dimpling方法基亚表面损伤层深度进行预测,实质上是一种亚表面础上开发出磁流变抛光斑点技术以解决Dimpling损伤深度的快速、非破坏性测量方法,该预测方法是方法及角度抛光法存在附加损伤和测量效率低的缺对亚表面损
