弹性约束游离磨料超光滑表面加工技术的研究

【摘要】： 本文主要对弹性约束游离磨料加工技术进行了深入的研究。 超光滑表面加工技术广泛应用于大规模集成电路、光学仪器关键件、激光、航空航天、空间天体探测等尖端科技领域,所以对超光滑表面加工方法也提出严格的要求。本文提出了可使脆性材料获得超光滑表面的一种新方法――弹性约束游离磨料加工。是通过纳米游离磨料加工获得超光滑表面的加工方法。 本文对弹性约束游离磨料加工方法进行了研究,把弹性约束游离磨料加工划分为工具弹性约束游离磨料加工和液流约束游离磨料加工两种工艺过程,建立了工具弹性约束下磨粒的作用模型和耕犁深度数学模型,并分析了磨粒在加工中的运动规律,加工表面的创成机理和材料的去除机理。通过对液流弹性约束纳米磨料加工过程中磨粒的运动和作用行为的研究,得出磨粒以能量冲击形成表面的表面创成机理,并从理论上分析了材料的去除机理,解释了液流约束纳米游离磨料加工方法对脆性材料加工效果比塑性材料好的原因。开发了基于三坐标数控机床的弹性约束游离磨料加工系统,在此系统上对弹性约束游离磨料加工方法进行了试验研究,验证了理论分析结果,获得加工过程中的工艺参数影响规律。通过两步组合加工光学材料K9玻璃试验获得了粗糙度1.0nm以下的超光滑表面。 总之,弹性约束游离磨料加工是超光滑表面加工的一种新方法,具有应用前景。