光学制造技术-第2章-粗磨精磨抛光.part1

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1、第2章粗磨精磨抛光《光学加工》OpticalFabrication课程公共邮箱：hfutof@126.com讲授：郎贤礼单位：仪器科学与光电工程学院(HFUT)本章内容粗磨1精磨2抛光32课时22.1粗磨一.研磨的本质(一)散粒磨料的研磨散粒磨料研磨，指用磨料加水配的悬浮液对玻璃进行研磨加工。散粒磨料研磨分布在磨盘1和工件2之间的磨料颗粒3,借助磨盘与工件的相对运动，首先使玻璃表面形成交错的裂纹，然后磨料继续流动，再加上水渗入裂纹的水解作用，加剧了玻璃的破碎研磨破坏玻璃的过程图2-132.1.1研磨的本质研磨过程受力分析。如图所示，作用力R分解成水平力

2、Fk和垂直力Fn。Fn作用与相对速度方向垂直，因此不可能为磨掉玻璃做功；但能保证磨具、磨粒和玻璃的紧密接触，并会引起裂纹和磨具的弹性形变。Fk方向与玻璃表面相切，并与相对速度方向相反。能引起凸凹层的顶部及磨具的磨损。另外磨粒受到磨具和玻璃的力构成力偶，使磨粒产生滚动，使玻璃表层被去除。研磨受力分析图2-24一.研磨的本质产生划痕原因个别颗粒长时间粘固在磨具上磨粒不均匀造成。通常磨粒最大尺寸和最小尺寸比为2:1.研磨过程的化学作用，主要是水参与了玻璃表层的水解反应，在裂纹中形成硅酸凝胶膜，其膨胀使裂缝加深变宽，促进了玻璃碎屑的脱落。由此可见，研磨的过程主

3、要是尖硬的磨料颗粒对玻璃表面破坏的过程。水解的也起了一定的作用，但是次要的。5├固着磨料的研磨(二)固着磨料的研磨铣削加工，是采用固着磨料的金刚石磨具研磨玻璃，与金属的加工类似。在磨具表面上固着的金刚石颗粒，类似车刀。铣削加工中，磨具与工件的相对运动产生的切削力R可分解为水平分力Fk和垂直分力Fn.在Fn的作用下磨粒深入玻璃的深处，形成互相交错的锥形裂纹。Fk是水平切削力。固着磨料研磨研磨破坏玻璃的过程图2-16固着磨料的研磨在光学加工技术中，采用固着的金刚石磨具磨削玻璃，是提高生产率最有效的方法。原因：固着的磨粒像无数把车刀。固着的磨粒只作用于玻璃表

4、面，不参与相互磨碎。磨粒受力大切削速度高，达15-25m/s在采用较大的粒度的磨料时，可用小的进给量，则表面会形成小的微观不平度。由于上述优点，加上人造金刚石的普及，金刚石固着磨具不完成用于研磨辅助表面和粗加工，而且还广泛应用于高速精磨中，并开始用微细的磨粒抛光玻璃。铣磨比散粒研磨的砂面要细。例：当磨轮粒度为60~80#时，其铣磨表面的27~53um，相当于180～240散粒研磨的砂面72.1.2铣削加工原理二.铣削加工原理在铣磨机上，采用金刚石磨具加工玻璃的工序，称作粗磨的铣削加工，又称范成法加工。所谓范成法是利用磨轮刃口轨迹包络面形成球面的方法。1

5、920英国人泰勒首先提出。烧结金刚石移磨具是内文发明的。但直到50年代才开始出现铣磨机。现在散粒磨料的粗磨方法已被金刚石铣削加工所代替。(一)球面铣削原理如图所示，金刚石磨轮刃口通过工件顶点，磨轮轴线和工件轴线相交于O点，并且两轴的夹角为α，磨具绕自身高速旋转，工件绕自身低速转动，这种运动的轨迹就形成球面。8(一)球面铣削原理球面半径的大小与两轴的夹角α有关。当磨具选定后，中径Dm的端面圆弧半径r为定值，调节不同的α角，即可加工不同曲率半径R的球面。R与α的关系如下：球面铣削加工原理图2-59(一)球面铣削原理１.几何原理在铣削加工时，磨轮端面在工件表

6、面上某一瞬间的切削轨迹是一个圆，此圆与工件轴的倾斜α角，所以称为斜截圆。范成法铣削加工原理图2-510(一)球面铣削原理垂直于直线ＯＸ并通过Ａ点的平面将球切割，其切口形成一个圆，相当于斜截圆。斜截圆与OX轴的交点为O’,圆半径r0,r0相当于磨轮中的Dm之半即：令A,B,C,D是斜截圆上的点，那么Ｒ相当于工件的半径，同时ABCD也是以Ｏ为球心，Ｒ为半径球上的圆。角AOX＝α（两轴夹角），则11(一)球面铣削原理2.斜截圆的轨迹方程在右图中，坐标原点O为工件轴与磨轮轴的交点(即Ｏ为工件表面的曲率中心)，OZ为工件轴线，ＯＡ＝Ｒ，OZ’为磨轮轴线，o’为斜

7、截圆的中心。在X’Y’Z’坐标系中斜截圆方程为a设M为斜截圆上的一点，Ｍ点在XYZ坐标系中是坐标为(X,Y,Z),在X’Y’Z’坐标系坐标为(X’,Y’,Z’),将Ｍ点(X’,Y’,Z’)转换到XYZ坐标系中，根据坐标变换关系球面铣削加工原理图2-512(一)球面铣削原理b将b代入a中，化简得到说明斜截圆上任意一点的轨迹是球面，即铣削加工的运动轨迹是球面。13(二)平面铣削原理(二)平面铣削原理平面铣削加工的目的，是获得具有一定平面度或平行度要求的平面零件。平面零件实际上是曲率半径为无穷大的球面零件，利用球面铣销原理公式，当α＝0时，R＝∞。因此球面铣

8、磨机可以铣磨平面。实际中大都采用大型球面铣磨机加工平面或棱镜。球面铣削加工原理图2-514(二