减小薄板玻璃工件研磨变形的研究

针对薄板玻璃刚度差，在研磨中易产生变形这一特点，探讨了减小其变形的不同方法。我们用传统的上盘法粘结固定工件进行加工，工件在下盘前面形精度较好，能满足要求（在２５ｍｍ×２５ｍｍ面积上的平面度为０．０５μｍ），但在下盘后产生的变形使其面形精度下降，在２５ｍｍ×２５ｍｍ面积上的平面度为０．２μｍ，已不能满足要求。采用真空吸附法国固定工件，消除了工件在粘结过程中由于温度变化产生的变形，而且在研磨过程中又设法减小对工件施加的压力，从而减小了工件在研磨过程中产生的变形，使加工后的工件面形与加工过程中的面形接近，这就保证了工件的面形精度。     

平面研磨加工中工件转速的理论分析

平面研磨加工中工件转速决定了磨具与工件间的相对运动速度分布,并进而影响磨具和工件的面形精度。在考虑了磨具上金刚石丸片的实际排列以及接触区压强的实际分布的前提下,运用力学和运动学的方法,模拟分析了在固着磨料平面研磨加工中镜盘所受的摩擦力矩。在此基础上,根据稳定加工时力矩平衡原理得出了包含转速的数学公式,并重点探讨了工件半径和偏心矩对工件转速的影响。结果表明,工件转速并不总是等于磨具转速,而是随着偏心矩的增大而逐渐增高,随着工件半径的变化发生起伏波动。     

光学镜片平面行星式研磨加工关键技术研究

在平面行星式研磨加工过程中,研磨盘磨损的均匀性与光学镜片的研磨质量有密切关系。通过对光学镜片在平面行星式研磨加工过程中的运动规律进行分析,建立了差动轮系条件下工件运动的轨迹和速度计算模型,开发了Matlab仿真程序。结合生产实际,对行星轮系条件下工件运动的轨迹和速度进行了仿真,确定了研磨机速比对研磨盘磨损均匀性的影响规律:当速比I1-1.5时,镜片的运动轨迹在较短时间内遍布研磨盘各处,研磨盘得到均匀磨损,加工质量和加工效率较高。基于仿真结果,通过优化工艺参数,获得了厚度一致性小于0.002 mm,平行度小于0.002 mm的高质量光学镜片。     

机械研磨法制备晶体密度钼膜技术研究

 具有晶体理论密度的高质量金属薄膜对于材料的高温高压状态方程研究十分重要。通过机械研磨抛光技术制备出厚度大于20 μm,均方根粗糙度小于100 nm,厚度一致性好于99％的钼膜。研究了工艺条件对薄膜表面形貌、厚度一致性与表面粗糙度等的影响。机械研磨抛光时,采用较小粒径的磨料和材质较软的研具,可以获得较高的表面质量。在研磨过程中,工件的边缘受到的磨料切削作用最强,采用工件在工装表面均匀分布的形式,薄膜的厚度一致性有较大改善。探讨了目前制备极薄的薄膜工艺存在的问题及可能的解决办法。     

CFETR1/32真空室机加工件的激光测量研究

在1/32真空室部件后期机加工时，采用激光跟踪仪对工件进行测量，从而解决了其在机床平台上定位基准的问题。在工件安放在机床平台后，首先通过测量拟合出工件的设计坐标系，确定其装配基准点；其次在工件外部加工出具备XY、YZ、XZ三正交平面特征的辅助标准块，建立机床坐标系；然后使用激光跟踪仪同时测量工件和辅助标准块，确定工件与辅助标准块的相对位置关系；最后机床以辅助标准块作为定位基准来完成工件的加工。使用该方法已完成两个1/32真空室部件的加工，并且加工精度在公差要求范围之内，验证了该方法的合理性和可操作性。     

双图案非均匀耦合固结磨盘的设计及实验研究

针对传统固结磨盘因其表面沟槽形式单一而难以保证蓝宝石等硬脆性材料加工质量的问题,提出了一种螺旋-同心圆双图案非均匀耦合结构的新型固结磨盘(DPP)设计,并进行了实验研究。DPP采用螺旋槽作为排屑槽,降低了磨盘表面的堵塞程度,以保证加工表面获得低粗糙度,延长工具使用寿命;采用同心圆槽调整磨盘表面磨粒分布,提高了磨盘对工件材料的去除均匀性,以保证加工表面获得更高的平坦度。基于该设计原理,制备了用于蓝宝石加工的新型磨盘,并与传统网格槽型盘(GGP)进行对比。实验结果表明:采用DPP加工时工件表面的凹坑划痕数量更少,约为GGP的35%;研磨后磨盘表面堵塞程度更低,约为GGP的30%。虽然,采用DPP加工时工件材料去除率较GGP低14%,但是材料去除厚度非均匀性为0.0494,比GGP低32%,表面粗糙度为129.4μm,比GGP低16.2%。因此,采用DPP加工时工件材料去除分布更均匀,工件表面质量更好。实验结果证明:DPP不仅可以获得更好的工件表面质量,还可以延长磨盘的使用寿命,可满足对高质量表面、大规模生产蓝宝石等脆硬材料的精密研磨加工需求。     

弥补激光棒热透镜的最佳端面研磨半径理论计算

从激光晶体的热效应理论出发，把棒状激光晶体等效为梯度折射率棒．利用梯度折射率光学理论，由梯度折射率棒的光焦度公式，推导了更为精确的激光棒端面研磨半径公式．并把它与通常使用的端面研磨半径公式进行了比较．结果发现，它们的曲线在激光棒耗散功率比较大时，吻合的比较好（≥450w）；在小耗散功率时，两曲线差别很大（〈450W）；并且在耗散功率为某一定值时（420W左右），有一个无穷点．最后理论分析了它们差异的原因．     

多芯光纤对角芯反射耦合器

提出一种多芯光纤对角芯反射耦合器，可实现多芯光纤对称纤芯的光路低损耗串联。首先，采用纤端精密研磨的方法制备出45°圆台，得到平均插入损耗为2.14 dB的器件；其次，通过研磨制备出多角度圆台，并采用电弧平滑优化的方法实现了圆台的弧形优化，使得平均插入损耗降低至1.39 dB。对2种圆台型器件的制备容差进行了对比分析，结果表明，优化后的弧形圆台相较于优化前具有更好的制备容差和性能。     

平面光学元件研磨抛光磨粒运动轨迹曲率研究

为提高研磨抛光加工表面质量,利用Matlab软件编制程序对不同参数下轨迹曲线曲率进行计算分析。结果表明,转速比对磨粒运动轨迹曲线曲率影响很大;相同转速比下的曲线曲率呈现周期性变化,曲率变化幅值很小;磨粒径向距离越大,曲率变化越剧烈,工件边缘处容易产生曲率突变;考虑到对磨粒径向距离的影响,偏心距不宜太大或太小。同时,磨粒初始角度对磨粒轨迹曲线曲率形状没有影响。该研究可为研磨抛光设备的设计提供理论指导。     

机械研磨影响高岭石结构的光谱研究

将高岭石矿物分别用干法和湿法连续研磨，通过不同研磨时间各粉样的傅立叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ）及Ｘ射线衍射光谱（ＸＲＤ）的实测和比较，发现干法研磨１２ｈ高岭石的结构开始改变，经４２ｈ其层状结构完全破坏。但在湿法条件下即使研磨５４ｈ，高岭石的结构也无明显变化。由此可见，湿汉研磨比干法好。文中还初步探讨了研磨影响粘土结构的原因。     

大口径反射元件环形抛光工艺

根据环形抛光的加工特点,研究了大口径反射元件的环形抛光加工工艺。在4 m环抛机上进行了610 mm440 mm85 mm的大口径反射元件加工工艺实验,研究了修正盘及工件盘转速与元件面形的关系、修正盘及工件盘位置与元件面形的关系、沥青盘槽形与元件面形的关系。研究结果表明,通过对修正盘及工件盘转速、修正盘及工件盘位置、沥青盘槽形等工艺参数的优化控制,能够得到大口径反射元件面形的高效收敛,元件最高面形精度优于/6(=632.8 nm),验证了加工工艺的有效性。     

Surface behavior during abrasive grain action in the glass lapping process

In this study the surface behavior during its contact with the abrasive grain in the glass lapping process was studied using practical simulation which is the scratch test and the real contact between glass surfaces and α-alumina abrasive grains during lapping process. Formations and dimensions of the produced scratches were investigated to explain the grain action on the surface and the glass material removal rate. It has been found that humid environment created by the use of the slurry of loose abrasives causes more significant damages than the dry one. The use of slurry produces higher glass material removal rate in this environment and proves its utility in the lapping process. The shape of abrasive grains influences the nature of their action. Indeed, the worn grains produce scratches and chippings less than the sharp grains. During lapping, the number of scratches and theirs dimensions depend on the contact time and the abrasive grain size. It was concluded that the glass material removal rate during lapping depends on the cumulative actions of individual grains which produce scratches and chippings.     

螺旋锥齿轮超声研磨的试验研究

介绍了螺旋锥齿轮超声研磨加工的方法,利用声学和超声空化的相关理论分析了超声研齿的材料去除方式,在齿面接触区具有旋转超声加工的特点,在非接触区,超声空化对齿面产生空蚀或者直接激励磨粒撞击和滑擦齿面,引起材料的去除。进行了超声研齿和普通研齿的对比试验,结果表明超声研齿的材料去除率可达到普通研磨的3倍,齿面粗糙度低至Ra0.2μm,水平截距c1.2μm。齿面研磨后的SEM照片证实,齿面质量明显提高。     

光学玻璃金刚石磨削机理

本文通过对各类光学玻璃进行广泛的金刚石磨削试验,和对光学玻璃及金刚石片各种性能的测试,研究了金刚石磨具对光学玻璃磨削效果与诸因素间的关系,并对金刚石加工中的三种过程-破碎性切削、塑性变形、塑性切削进行了分析,指出了这三种过程的特点。作者还通过单颗粒金刚石刻划抛光的玻璃表面的实验,验证了各个过程的存在。据此,提出了为减少裂纹层深度,光学玻璃的金刚石磨削应该在低压高速下进行的论点。     

超声微研磨装置的研制

气缸工作表面必须生成储油结构。在缸套工作表面原已形成数以万计、相互独立、深度一致的微坑，在此基础上，本文使用超声微研磨方法再形成一些细小的、不均匀分布的微细沟槽或点坑，以形成复合储油结构。文章提出了超声微研磨方法，设计了超声微研磨装置，测量了超声换能器的谐振频率，为工业化试验和应用奠定了基础。     

大型非球面环带精磨方法

国内大型非球面的加工流程一般是先精磨成最接近球面,然后抛光修磨成非球面。由于这种方法抛光效率低,所以整个流程的加工周期很长。提高加工效率的方法之一是在精磨阶段就将其修磨成非球面,为此提出了一种采用较大磨盘,由自校正模糊补偿控制模型控制环带精磨非球面的方法。试验结果表明,采用该方法可以得到精磨成型非球面,从而提高了大型非球面的整体加工效率。     

基于CT序列图像的旋转体积测量方法

针对工程应用中常见的轴向变化剧烈工件,研究一种Zernike矩亚像素层间拟合轮廓旋转积分的高精度体积测量算法。首先用Zernike矩方法提取亚像素级轮廓,其次采用多项式拟合切片轮廓,并进行等相角间隔采样;然后对等相位的轮廓点采用多项式拟合并通过外插法自动预测工件顶端,将各拟合轮廓旋转一个相角,对旋转块积分并累加得到待测工件的体积。分别对体积相等的3个试块进行CT扫描测量实验,结果表明该算法的测量误差低于0.7%;对实际含内腔工件进行测量实验,结果表明该算法测量精度是Canny台体法的1.5倍。