光學玻璃超精密切削加工技術的研究.pdf

1、光學玻璃材料因具有諸多優(yōu)良性能而廣泛應用于民用及國防工業(yè)等領域。然而，脆性程度高這一光學玻璃作為脆性材料的本征屬性，導致其可加工性較差。自19世紀中晚期現代光學玻璃制備工業(yè)肇始，直至當下，傳統(tǒng)的研磨拋光工藝，仍為光學玻璃機械加工的主要方法。若能以超精密切削的方式，加工光學玻璃元器件，將擴大可加工形狀范圍、提高加工效率、實現加工過程的數控化。因此，研究光學玻璃的超精密切削技術具有重要現實意義。
　　光學玻璃材料特有的組分結構為其可加

2、工性差的根本原因。本文以分析光學玻璃材料組分氧化物及由其形成的玻璃網絡結構為出發(fā)點，對光學玻璃超精密切削中，材料微塑性的形成條件、脆塑轉變臨界切削厚度與材料可加工性間的關系進行研究。以此為基礎，分析光學玻璃材料的硬度、斷裂韌性等主要力學性能與材料可加工性間的關系，并提出脆度的概念，用以直觀評判材料的可加工性。此外，根據光學玻璃材料組分氧化物類型，選擇BK7、Soda-lime、SF6三種光學玻璃為本文試驗材料。
　　本文選擇維氏壓

3、痕試驗方案，對印壓過程中光學玻璃材料的彈塑性恢復及裂紋生成擴展等塑性、脆性變形行為進行了分析，并對材料主要力學性能參數進行了測算。進而通過求解壓痕變形區(qū)彈性組元與塑性組元的應力場解，推導了光學玻璃超精密切削中材料脆性破壞擴展尺寸的求解公式，從而對材料微塑性形成條件進行了參數化描述。
　　改善光學玻璃材料由高脆度決定的低可加工性，為光學玻璃超精密切削技術的難點之一。本文以酸堿液對組分不同光學玻璃材料的侵蝕作用的分析為基礎，提出了選擇

4、合適酸堿液作為光學玻璃超精密切削加工中的切削液、通過引發(fā)光學玻璃材料內硅氧鍵的斷裂而改善其可加工性的方法。對不同種類的光學玻璃材料進行了切削液作用下的壓痕與變切深刻劃試驗，驗證了硼酸溶液對BK7與SF6材料、碳酸鈉溶液對Soda-lime材料具有降低脆度、提升脆塑轉變臨界切削厚度的功效。
　　光學玻璃超精密切削中的加工條件將直接影響加工表面質量。本文以材料微塑性形成條件的參數化描述的總結分析為基礎，通過光學玻璃切削試驗分析了切削參

5、數對加工表面質量的影響，由此提出了光學玻璃超精密切削加工中切削參數的優(yōu)選原則。并通過不同切削液條件下的切削試驗，驗證了選擇合適酸堿液作為切削液可改善光學玻璃材料可加工性、從而提升加工表面質量這一方法的適用性。
　　金剛石刀具磨損嚴重，為阻礙光學玻璃超精密切削技術應用于實際生產的主要原因之一。本文通過對刀具磨損演進過程的分析，提出應以后刀面磨損帶寬度最大值作為光學玻璃超精密切削中刀具磨損程度的評價標準。根據此標準，通過正交試驗對影響