光学玻璃超精密切削加工裂纹的离散元仿真研究.pdf

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1、2014正4月机械科学与技术April2014第33卷第4期MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineeringVo1．33No．4光学玻璃超精密切削加工裂纹的离散元仿真研究周里群，肖威红，李玉平(湘潭大学机械工程学院，湘潭411105；湘潭大学低维材料及其应用技术教育部重点实验室，湘潭411105)摘要：通过力学性能的数值模拟实验及校准，建立了光学玻璃的离散元模型和超精密切削加工的模型，并对其微切削过程进行了模拟；分析了在不同刀具前角、切削深度及

2、切削速度加工条件下对加工后表面裂纹形成的影响。结果表明：加工表面的裂纹数目和裂纹最大深度随切削深度的增大而增大，而随刀具前角的增大而减小；加工表面的裂纹数目随切削速度的增大而减小，裂纹最大深度随切削速度的增大而增大。关键词：光学玻璃；切削加工；离散元；裂纹中图分类号：TQ171文献标识码：A文章编号：1003-8728(2014)04—527—04DiscreteElementSimulationforCracksinOpticalGlassUltra-precisionMachiningZhouLi

3、qun，XiaoWeihong，LiYuping(SchoolofMechanicalEngineering，XiangtanUniversity，Xiangtan411105；KeylaboratoryofLowDimensionalMaterialsApplicationTechnology，XiangtanUniversity，MinistryofEducation，Xiangtan411105)Abstract：Thediscreteelementmodelofopticalglassandt

4、hemodelofultra—precisionmachiningprocesswerecon—structedbynumericalsimulationandcalibrationofmechanicalproperties．Basedonthesemodels，themirco—machiningprocessofopticalglasswassimulated，andtheeffectsofdifferentrakeangles，cuttingdepthsandcuttingspeedsonth

5、eformationofsurfacecrackswerealsoanalyzed．Theresultshowthatbothofthesurfacecracknumberandmaximumdepthincreasewiththeincreasingofcuttingdepth，whiledecreasewiththeincreasingofrakeangle．Themaximumdepthincreaseswiththeincreasingofcuttingspeed，andthesurfacec

6、racksdecreasewiththein-creaseofcuttingspeed．Keywords：calibration；computersimulation；crack；crackinitiation；crackpropagation；cutting；discreteelementmethod；finitediferencemethod；machining；mathematicalmodels；mechanicalproperties；opticalglass随着光电子技术、航空航天技术等尖

7、端科技的飞中，难以避免地会出现包括微裂纹、残余应力等亚表面速发展，光学玻璃的应用越来越广泛，需求也大大增损伤，对光学系统性能造成极大影响甚至破坏J。Kui加。光学玻璃属于典型的硬脆难加工材料，传统加工uu和FZFang等．4发现，当切深极其微小时，脆f生材方法有粗磨、精磨、研磨和抛光等，但磨削和研磨生成料的加工去除机理从切深较大时的脆性断裂去除向塑效率低，因而周泽华等对光学玻璃的切削加工和机性剪切去除转变，并且通过金刚石刀具对光学玻璃材理进行了研究，运用建立的两切削模型解释了不同形料进行微量车削试验，

8、获得了较好的加工表面，但随着态切屑的形成机理，但对加工过程中裂纹形成与扩展切削量的增大工件表面会出现微裂纹。因此研究减少的研究却还很少。在光学玻璃磨削和切削成形加工切削加工过程生成的微裂纹对提高光学玻璃的表面质量和加工效率具有重要意义。收稿日期：2012—12—05光学玻璃在加工过程中裂纹的生成与扩展恰恰基金项目：智能制造湖南省重点实验室基金项目(2009IM05)和湖南是影响加工表面质量及精度的重要因素，又光学玻省自然科学基金项目(09JJ6064)资