光学玻璃旋转超声端面铣削表面特性-论文.pdf

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1、ISSNi000—0054清华大学学报(自然科学版)2012年第52卷第11期2O／25JTsinghuaUniv(Sci&Tech)，2012，Vo1．52，No．1l1616—1621光学玻璃旋转超声端面铣削表面特性张承龙，冯平法，张建富(清华大学精密仪器与机械学系，摩擦学国家重点实验室，北京100084)摘要：为了提高光学玻璃元器件的整体加工效率，提出了Keywords：rotaryultrasonicmachining；facemilling；opticalglasssurfacetopography；subsurfacedamage将旋转超声端面铣削(RUFM)工艺方法应

2、用于光学玻璃的平面加工。通过分析RUFM金刚石磨粒运动学、动力学特性，结合脆性材料压痕断裂力学理论及材料去除特性，建立对于光学玻璃元器件的加工，除要求满足机械了脆性材料RUFM去除模型。在此基础上，开展了RUFM尺寸精度外，还需保证零件必要的光学功能特性。和普通加工光学玻璃的对比试验。扫描电子显微镜(SEM)已有的研究表明，由于光学玻璃硬度高、脆性大、断观察两种加工方式的表面形貌显示：RUFM以较小且均匀裂韧性低的固有特性，传统成型加工方法均会产生的贝壳状碎屑完成材料去除，具有较小的径向裂纹和侧向裂较严重的表面、亚表面损伤，从而降低了光学零件的纹尺寸。亚表面损伤磁流变抛光斑点检测的

3、结果表明：与普通加工相比，RUFM可以有效降低光学玻璃加工亚表面强度、长期稳定性、成像质量、镀膜质量和抗激光损损伤深度。理论和试验研究表明，RUFM工艺方法是光学伤阈值等重要性能指标_】q]。为了去除光学零件加玻璃等脆性材料的有效加工方法工表面、亚表面损伤，确保其光学功能特性，目前主关键词：旋转超声加工；端面铣削；光学玻璃；表面形貌；要采用的工艺路线是：切割、磨削、研磨和抛光。而亚表面损伤加入中间工序“研磨”的主要原因是研磨材料去除效率高，能够快速去除磨削过程引入的较大表面、亚表中图分类号：TG66文献标志码：A文章编号：1000—0054(2012)11-1616-07面损伤，以

4、达到减少后续抛光时间的目的。旋转超声加工(rotaryultrasonicmachining，RUM)是传统磨削加工和超声振动复合的加工方Surfacepropertiesofopticalglassprocessed法，自提出以来已被大量的理论和试验研究证明是withrotaryultrasonicfacemilling一种加工脆性材料和难加工材料的有效方法，如先ZHANGChenglong，FENGPingfa，ZHANGJianfu进陶瓷材料、陶瓷基复合材料、钛合金和不锈钢等材(StateKeyLaboratoryofTribo10gy，DepartmentofPrecisi

5、on料，可以提高加工效率，减小加工崩边尺寸，改善加InstrumentsandMeehanology，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)工表面质量，降低加工成本_4]。PEI等【7的研究表Abstract：Rotaryultrasonicfacemilling(RUFM)，aneffective明，陶瓷材料旋转超声平面铣削加工可以获得比传processingmethodforhardandbrittlematerials，wasintroducedinto统加工更好的加工表面质量。LI等_8]开展了陶瓷flatsurfacemachini

6、ngofopticalglass．Amaterialremovalmodel基复合材料旋转超声钻削的可行性试验，表明旋转waspresentedforRUFMforbrittlematerialprocessingbydiamondtoolsbasedonindentationfracturemechanicstheory，thematerial超声加工可以有效降低出孔崩边尺寸，并可以显著removalcharacteristicsofbrittlematerialsandthekinematicsand降低切削力(约5O)、提高材料去除率(约10)。dynamicsofdiamo

7、ndgrits．ThesurfacepropertiesgivenbyRUFM此外，ZHANG等[9和CONG等[10]还分别开展了anddiamondmillingofK9glasswerecompared．Thesurfacetopographiesobservedbyascanningelectronmicroscopy(SEM)showthatthesizesofradialcracks，lateralcracksandchippingwith收稿日期：201