精密机械技术毕业设计-光学冷加工工艺设计.docx

河南工业职业技术学院
T~fenan
t^efytecfinic institute
毕 业 设 计
题 目 光学零件♦磨
系 别 光电工程系
专 业 精密机械技术
班 级 精密0901
姓 名 过程中，我们认真查阅资料，切实地锻炼 了我们自我学习的能力。在课设中我们分组进行设计，在团队的实际操作过程中也发生 过一些摩擦，不过在大家的责任心驱使下结果还是团结一致去分工完成任务，结果也让 大家锻炼了团队协作的意识，相信在以后的学习生活中我们也会受益。另外，在设计过 程中，经过老师的指导和同学们的热心帮助，我们顺利完成了本次设计任务。
在设计的过程中，由于理论知识不够完善，实践能力尚不成熟，以及一些疏忽和大 意的存在，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。
第一章研磨的本质

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。
图4-1散粒磨料研磨
1 磨具3 2 玻璃3 3 磨粒
分布在磨盘1和工件2之间的磨料颗粒3,借助磨盘的 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l/4"T/3,裂纹层二的深度比凸凹层k约大1
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Fy在 图4-1 (b)中，
速度Y, 一，的方向垂直，因此不可能为磨掉玻璃而作功， 、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F『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,，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。
图4・2蘑料破坏玻璃的过程
1 磨具；2 玻璃；3 --磨粒
在图4-2中，磨料在滚动过程中，由于冲击作用，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。
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。
、固着磨料的研磨
锐削加工，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
在铳削加工中，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,和垂直分力F-o在垂直分力F,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hO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。Fo实际上 是切削力，因此，切削玻璃和产生热量所消耗的功与F。大 小成正比。
在锐削过程中，玻璃表面和结合剂基体之间有