非球面透鏡的材料可加工性及其磨削加工的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著科技的不斷發(fā)展,非球面光學(xué)元件憑借其優(yōu)良的光學(xué)特性廣泛應(yīng)用于軍事戰(zhàn)爭(zhēng)裝備及民用光電產(chǎn)品的領(lǐng)域中。由于紅外探測(cè)和紅外制造技術(shù)日漸成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的重要技術(shù)手段,因此具備先進(jìn)性能的紅外非球面光學(xué)元件的研制與加工已成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。單晶硅和硫化鋅材料為常用的紅外窗口和整流罩材料,二者均為脆性材料。為了獲得高質(zhì)量的非球面光學(xué)元件,首先通過(guò)壓痕和刻劃實(shí)驗(yàn)分別對(duì)兩種材料的磨削可加工性進(jìn)行分析,然后采用超精密磨削技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度高效率加工。
　　

2、本課題首先對(duì)單晶硅和硫化鋅材料進(jìn)行微/納米壓痕實(shí)驗(yàn),測(cè)定材料的硬度、斷裂韌性和臨界切削深度等物理力學(xué)參數(shù),為其磨削加工提供參數(shù)依據(jù);由納米壓痕實(shí)驗(yàn)獲得的載荷-深度曲線建立材料的本構(gòu)模型,通過(guò)壓痕仿真揭示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中硫化鋅材料內(nèi)部的應(yīng)力變化及分布,并對(duì)顯微壓痕形貌作出進(jìn)一步解釋,同時(shí)研究不同載荷及壓頭形狀對(duì)材料內(nèi)部應(yīng)力的影響。然后進(jìn)行了單顆粒金剛石刻劃實(shí)驗(yàn)和仿真,并對(duì)刻劃后的工件進(jìn)行角度拋光,通過(guò)掃描電子顯微鏡觀察劃痕表面形貌和亞表層損傷,

3、結(jié)果表明硫化鋅材料可實(shí)現(xiàn)塑性域去除,亞表層損傷的主要形式為位錯(cuò)。
　　基于以上磨削可加工性的分析結(jié)果,采用正交實(shí)驗(yàn)方法,對(duì)硫化鋅進(jìn)行平面磨削,分析磨削深度、砂輪轉(zhuǎn)速及工作臺(tái)進(jìn)給速度對(duì)磨削力及表面粗糙度、面形精度的影響趨勢(shì),并對(duì)三種影響因素進(jìn)行優(yōu)化確定最佳磨削工藝參數(shù),為非球面磨削實(shí)驗(yàn)提供參數(shù)依據(jù)。
　　最后,選用最佳工藝參數(shù),在超精密非球面加工機(jī)床上進(jìn)行單晶硅的非球凸面和硫化鋅的非球凹面磨削實(shí)驗(yàn),分析工件的表面形成機(jī)理,結(jié)果