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本文在分析总结国内外ELID磨削技术研究发展现状的基础上,建立了ELID磨削加工砂轮预修锐过程中氧化膜生长行为的数学模型,利用该模型探讨了一些关键因素对氧化膜生长行为的影响,进行了不同条件下预修锐过程中氧化膜生长行为的实验研究,并在自主开发的ELID超精密磨削加工系统上进行了光学玻璃的ELID磨削实验研究,寻找相关参数对工件表面质量的影响规律。
电解氧化层在ELID超精密磨削中起着至关重要的作用,本文根据电解定律和精密磨削理论,建立了铸铁结合剂金刚石砂轮在ELID超精密磨削中氧化膜生长行为的数学模型,理论分析和仿真结果表明相关参数对氧化模生长有重要影响。在所建模型的验证实验中,仿真结果和实验数据几乎相同,模型能够用来研究ELID磨削氧化膜生长行为,影响ELID磨削表面质量的参数可以定量的用该模型表述。
不同条件下预修锐过程中氧化膜生长行为的实验研究表明,砂轮表面的氧化层厚度随预修锐过程的进行而增长,氧化层增长速度在预修锐开始阶段较快,然后逐步降低。氧化层厚度和增长率随脉冲电流占空比和所加电压增长而增长。低的占空比需要更长的时间才能使氧化层生长达到动态平衡状态。1000rmp至4000rmp的砂轮转速对氧化层的生长行为没有影响。高速状态下阴极结构和供流方式对氧化膜生长有重要影响。
论文以M7120平面磨床为对象设计制造了ELID超精密磨削附加装置并完成了加工系统的配置。砂轮采用铸铁结合剂金刚石砂轮,电源采用ELID超精密磨削加工专用多功能直流脉冲电源,水基磨削液以中心送液法供流,电火花加工完成砂轮的修整。
光学玻璃的ELID磨削实验研究表明,在本文所建立的ELID超精密磨削加工系统上,要使光学玻璃具有较高的表面质量,优化的工艺参数为:机床允许的磨削深度ap≤2μm,60V电压供电,在保证电极不与砂轮接触情况下,取较小的电极间隙,电解频率100kHZ,占空比采用3/4。