石英玻璃边缘超声振动抛光研究

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在近几年,大型的复杂拼接光学系统已经得到越来越广泛的使用,同时人们对其加工精度以及表面质量的要求也越来越高,而拼接光学系统的每个子镜面的边缘质量是限制拼接光学系统发展的主要因素之一。石英玻璃因为其耐热性高,透光性良好的特点在光学元件中应用非常广泛。超声振动抛光作为一种新型的抛光技术能够提高抛光效率,提高加工后工件表面质量。因此将超声振动抛光加入到光学工件边缘部位处理中,为光学元件的边缘部位加工提供一条新途径。本文以石英玻璃为研究对象,研究超声振动抛光对石英玻璃边缘部位表面质量的改善作用,本文的主要研究工作体现在以下几个方面:(1)建立单颗磨粒超声振动抛光的运动位移方程,并通过matlab画出其运动轨迹图;结合本实验所使用的抛光垫,探究抛光过程中的有效磨粒数,进一步探究边缘抛光时,不同伸出面积下的有效磨粒数;分析脆性材料的去除条件,根据材料去除公式,结合超声振动抛光工件裂纹长度,计算出单颗磨粒单位时间材料去除体积,并计算出多颗磨粒的材料去除体积和材料去除率的公式,计算出实际边缘抛光时材料去除率。(2)运用Aabqus仿真软件对单颗磨粒超声振动抛光过程进行仿真,通过对不同参数的超声振幅、磨粒直径、进给速度、超声频率进行仿真,得到不同参数下的工件表面应力变化情况,分析其影响趋势。(3)设置多组对比实验对影响石英玻璃边缘部位表面质量的参数进行验证,使用3D扫描电子显微镜研究加工后工件表面形貌,分析不同参数对工件加工效果的影响,得到最优的参数组合。(4)分析不同的边缘压强分布模型,优化传统的边缘压强模型,并通过实验和仿真对不同抛光头伸出长度,超声振动边缘抛光效果进行探究,研究抛光头伸出长度对石英玻璃边缘部位加工影影响。
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