光学冷加工毕业设计.docx

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光学冷加工毕业设计

河南工业职业技术学院

HenanPolytechnicInstitute

毕业设计

题目

光学零件铣磨

系别

光电工程系

专业

精密机械技术　　　　　　　　　　　　

班级

精密0901

姓名

田俊

学号

150090106

指导教师

黄长春

日期

2011年10月10

摘要

铣磨机的使用大大提高了粗磨整平工艺的机械化程度。

但由于机床本身的精度以及磨轮、磨削量、进给量、冷却液等多方面因素的影响,粗磨光学零件之光洁度一般只能达到220~#～240~#砂面。

国内粗磨平面一般采用的磨轮粒度均在JR60~#～100~#之间,其浓度为100%。

粗磨完工所要求的零件表面光洁度等级一般为▽6。

从我国粗磨平面的特点来看,一般要去除较大的加工余量,单面余量多在2～3毫米之间,有的零件磨削第一面时其余量竟达5毫米以上。

这势必要求金刚石磨轮具有良好的磨削性能,也就是磨轮应选用青铜结合剂且粒度应较粗。

实践证明,粒度在80~#～100~#的磨轮由于其磨削力小,用于PM5

关键词：

 光学零件 铣磨机, 表面光洁度等级, 线速度 ,真空吸盘, 整平工艺, 调速机构 ,粗磨 ,金刚石磨轮 ,粒度 

ABSTRACT

Millingmillusehasgreatlyincreasedthedegreeofmechanizationofkibblelevelingprocess.However,duetotheaccuracyofthemachineitself,aswellasgrindingwheels,grindingamount,feedrate,coolant,andmanyotherfactorsaffecttheroughingtheopticalpartsoffinishisgenerallyonlyreach220to#240to#sandsurface.DomestickibbleplanegenerallyusethegranularityofthegrindingwheelbetweentheJR60~#~100~#,theconcentrationof100%.Kibblecompletionrequirementsofthepartssurfacefinishlevelgenerally▽6.Viewfromtheourkibbleplanefeatures,generallytoremovealargerallowance,single-sidedmarginofmorethan2to3mm,andsomepartsgrindingthefirstsidewhentherestoftheamountashighasmorethan5mm.Thiswillrequirethatthediamondgrindingwheelwithagoodgrindingperformance,isthegrindingwheelshouldbeusedbronzebinderandcoarsegranularityshould.Practicehasprovedthattheparticlesizeinthe80~#100to#ofthegrindingwheelduetoitssmallgrindingforceforPM5

Keywords:

optical,partsmilling,millsurfacefinishgradeline,speedvacuumconsolidationprocess,levelgovernor

前言

作为一名光电系的学生,工艺设计至关总要,好的加工工艺不但提高零件质量,还能提高生产效率,学习完《光学冷加工》课程后，并且也在利达进行了实习。

为了让我们对理论知识和实际应用之间建立密切联系，在课程结束时我们开始了毕业设计。

开始之前我们对所学的各相关课程进行了一次深入的综合性的回忆与温习,这次温习我们对光学加工的内容也有了一定的认识,大家一致认为本次毕业设计对我们非常重要，是我们对自己实际能力的一次历练。

通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，同时，在毕业设计过程中，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1章研磨的本质

1.1散粒磨料的研磨

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。

　　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1/4^-1/3，裂纹层二的深度比凸凹层k约大1一3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，磨粒给予玻璃的力F.的作用方向与相对速度Y，一，的方向垂直，因此不可能为磨掉玻璃而作功，但是F.力能保证磨具、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FT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，力和F.力构成两个力偶，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。

　　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。

1.2、固着磨料的研磨

铣削加工，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，又象车刀进行切肖d加工。

如图4一3所示。

在铣削加工中，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。

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h0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YF、方向成180。

角。

F。

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。

　　在铣削过程中，玻璃表面和结合剂基体之间有一定间隙，以保证充分供应冷却液，并避免结合剂与玻璃产生有害的摩擦。

磨粒与玻璃相互作用的部分，不超过磨粒最大尺寸的三分之一。

　　随着磨具使用时间的增加，固着磨粒变钝，切削力增加，磨粒从结合剂中脱落，相邻的新颗粒开始起作用，这样的研磨过程反复继续下去，使玻璃表层不断被去除。

　　在光学工艺中，采用固着的金刚石磨具加工玻璃，是提高生产效率最有效的加工方法。

　　用固着磨料研磨玻璃效率高的原因是固着的磨粒象无数把车刀，在玻璃加工表面留下相互文叉的、不间断的划痕。

　　固着磨粒只作用于玻璃表面，直到表面破坏，而不参于它们之间的互相磨碎。

　　磨具的工作压力，仅仅作用于突出的为数不多的颗粒上，因此磨粒受力很大。

　　切削速度很高，达到磨粒尺寸不均匀对研磨影响不大，因为参加有效研磨的只是从结合剂中突出的颗粒棱尖部分。

　　冷却液充分供给，可以及时将玻璃碎屑和热量带走。

　　在采用较大粒度的磨料时，可用小的进给量，则表面上会形成小的微观不平度。

　　因此，对于同样粒度的磨料，采用散粒研磨和铣，'}"}a'其表面质量不一样，铣磨比散粒研磨的砂面要细。

当磨轮粒度为6O#-8O#时，其铣磨表面的凸凹层为27到53，相当散粒磨料研磨的砂面。

　　由于固着磨料加工具有效率高等一系列优点，再加上人造金刚石的普及，因此，金钢石固着磨具不仅用于研磨捕助表面和玻瑞的粗加工，而且广泛用于高速精磨中，并开蛤试毯用固着磨料抛光玻璃。

第二章铣磨加工原理

在铣磨机上，采用金刚石磨具成型加工玻璃的工序，称作粗磨的铣削加工，又称范成法加工。

所谓范成法是利用磨轮刃口轨迹包络画成形球面的方法。

其原理是英国人于192。

年首先提出的。

烧结金刚石磨具是内文（P,Neren）发明的。

1922年他就开始制造这种磨具。

但当时在玻璃加工中并没有得到实际应用。

直到五十年代，国外出现铣磨机，并且随着人造金刚石的大量生产和烧结磨具性能的改善，铣削加工方法才开始用于光学玻璃的粗磨加工。

我国是六十年代中期才开始从国外引进这项工艺的。

现在，使用散粒磨料的手工操作方法已被金刚石磨具铣削加工所取代，基本上实现了粗磨机械化。

无论是加工效率。

还是加工精度，后者要比前者高得多。

2.1球面铣削原理

球面铣削加工原理如图4-5所示。

金刚石磨轮刃口通过工件顶点，磨轮轴线和工件轴线相变于O点，并且两轴夹角为α,磨具绕自身轴高速旋转，工件绕白身轴低速转动，这种达动轨迹的包络面就形成球面。

铣削加工的磨具中径一般为铣磨透镜直径的四分之三。

当透镜表面特别陡峭时，例如，

准加工超半球的工件时，对磨头中径的要求很严格，而球面曲率半径较大或加工平面零件

时，对磨具中径要求相对地说来就不那么严格。

只要超过透镜直径的一半就可以了。