1、 1 论文题目：论文题目：光学零件铣磨 前前 言言 粗磨： 将块料或型料毛坯加工成具有一定几何形状、 尺寸精度和表面粗糙度的工序。 粗磨的方式，根据生产批量和加工条件的不同，可以选择散粒磨料手工操作，也可 以采用固着的金刚石磨具，在铣磨机上进行自动或半自动的机械加工。后者具有加工 周期短，机械化程度高，磨具磨损低，加工质量稳定等优点。因此，金刚石磨具的铣 削加工已逐渐代替散粒磨料的粗磨。 第一章第一章 研磨的本质 1.1散粒磨料的研磨 散粒磨料研磨， 是指用磨料加水配成的悬浮液对玻璃进行 研磨加工。 散粒磨料研磨加工的示意图见下图所示。 2 分布在磨盘 1 和工件 2 之间的磨料颗粒 3， 借
2、助磨盘 的法向力和磨盘与工件的相对运动， 首先使玻璃表面形成 交错的裂纹，其裂纹角大约是 900-1500，然后磨料继续 滚动， 再加上水渗入裂纹的水解作用， 就加剧了玻璃的破 碎，由于切向冲击力的作用，磨料将玻璃进行微量破碎， 形成破坏层叮， 它由凸凹层 k 和裂纹层组成。 凸凹层的高 度大约是磨粒平均尺寸的 1/4-1/3，裂纹层二的深度比 凸凹层 k 约大 1 一 3 倍。 下面分析研磨过程中受力情况。在图 4-1 （a）中， 磨料在某一瞬间，上端顶在磨具上，下端作用在玻璃上， R 力的作用线为 aa。作用力 R 分解成水平力 FX和垂直力 3 FY在图 4-1 （b）中，磨粒给予玻璃的
3、力 F.的作用方向 与相对速度 Y，一，的方向垂直，因此不可能为磨掉玻璃 而作功，但是 F.力能保证磨具、磨粒和玻璃之间的接触， 并会引起玻璃表面出现裂纹和磨具的弹性变形。 磨粒给玻璃的作用力的分力 F;的方向与玻璃宏观表 面相切，并与和对速度 VE 的方向相反。分力 FT能引起玻 璃表面凸凹层的顶部被磨掉及磨具表面的磨损。 另外， 每 个磨粒所受的 F， 力和 F.力构成两个力偶， 其合力偶使磨 粒滚动，这时产生的冲击力，不仅使玻璃表层被去除，而 且大颗粒磨粒可能被破碎， 于是。 又有另外的磨粒重复上 述过程。如图 4 -2 所示。 4 在图 4 -2 中，磨料在滚动过程中，由于冲击作用，
4、玻璃表面的凸出部分被敲掉， 这时则会引起磨粒的滑功或 磨粒处于大的凹陷处而不起作用。在研磨过程中，仅有 15%的磨粒在起研磨玻璃的作用，其余的磨粒不参与有效 研磨，它们一可能被水冲走，或者互相磨碎，最后与玻璃 碎屑混在一起被水冲走。 在研磨过程中，玻璃表面产生划痕的原因主要有两 点：其一，有个别的磨粒长时间粘固在磨具上，相当一把 刀在玻璃表面滑动，则会产生划痕，其二，若有以上的磨 粒尺寸， 大于基本尺寸的 3 倍时， 它们在玻璃表面滑动或 滚动留下的痕迹很深， 不易被正常尺寸的磨粒去掉。 通常 磨粒的最大尺寸与最小尺寸的比为一般研磨表面的凸凹 层厚度与磨粒尺寸有关， 所以磨粒俞小， 表面粗糙度
5、愈小。 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， 在裂纹缝隙中形成硅酸凝胶膜， 硅酸凝胶膜的体 积膨胀，使玻璃裂缝加深变宽，促进了玻璃碎屑的脱落。 5 由此可见， 研磨的过程主要是尖硬的磨料颗粒对玻璃 表面破坏的过程。 水解作用虽然起一定的作用， 但这是次 要的。 1.2、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， 它与金属的加工很相似。在磨具表面上固着的金刚石颗 粒， 具有锋利的棱角， 就象用扁铲 C 子） 要削铸钞、 那样， 又象车刀进行切肖 d 加工。如图 4 一 3 所示。 在铣削加工中， 磨具和工件的相对运动产生的切削力 R 可分解成水平分力 F
6、，和垂直分力 F-。在垂直分力 F, 6 的作用下， 磨粒进入玻璃的探处破坏玻璃， 形成互相交错 的锥形裂纹，裂纹角度大约为 1550，它的大小不随玻璃 牌号和磨料种类而改变。 裂纹角的宽度比磨粒宽度大， 当 金刚石棱尖深入玻瑞时， 将玻瑰劈出碎片而脱落。 玻璃破 碎情况如下图所示。 磨具的主要运动是旋转运动， 但还存在工件与磨具的 振动位移，致使划痕边缘不整齐，并且方向紊乱。由于玻 璃是典型的脆性材料， 因此， 磨具磨削的结果使玻璃表面 出现起伏的凸凹层 h0 加工产生的破坏层 n， 是由凸凹层 k 和裂纹层。构成。磨具给予玻璃的水平分力与加工表面 平行，它与玻璃相对磨具的速度 Y F、方向成 180。角。 F。实际上是切削力，因此，切削玻璃和产生热量所消耗 7 的功与 F。大小成正比。 在铣削过程中， 玻璃表面和结合剂基体之间有一定间 隙， 以保证充分供应冷却液， 并避免结合剂与玻璃产生有 害的摩擦。 磨粒与玻璃相互作用的部分， 不超过磨粒最大 尺寸的三分之一。 随着磨具使用时间的增加， 固着磨粒变钝， 切削力增 加，磨粒从结合剂中脱落，相邻的新颗粒开始起作用，这
