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石英玻璃超精密磨削加工的表面完整性研究

石英玻璃超精密磨削加工的表面完整性研究

Surface Integrity of Quartz Glass Induced by Ultra-precision Grinding

Surface Integrity of Quartz Glass Induced by Ultra-precision Grinding

doi:
10.3901/JME.2019.05.186
摘要:
为了实现石英玻璃的高效低损伤超精密磨削加工,研究不同粒度金刚石砂轮磨削石英玻璃的表面和亚表面质量,建立表面粗糙度与亚表面损伤深度之间的关系模型.通过石英玻璃磨削试验研究400#、1 500#、2 000#和5 000#金刚石砂轮磨削石英玻璃的表面微观形貌、表面粗糙度及其亚表面损伤深度,分析相应的材料去除方式;基于压痕断裂力学理论分析脆性域磨削石英玻璃时工件表面微观形貌和亚表面微裂纹的形成机理,建立表面粗糙度PV值和亚表面损伤深度SD之间的定量关系.研究结果表明:随着砂轮粒度的减小,石英玻璃磨削表面的凹坑、微裂纹、深划痕等缺陷逐渐减少,表面粗糙度Ra和PV以及亚表面损伤深度SSD均随之明显减小,从400#砂轮磨削表面的Ra274.0nm、PV5.35 μm和SSD 5.73 μm降低至5 000#砂轮磨削表面的Ra 1.4 nm、PV 0.02 μm和SSD 0.004 μm.500#和1 500#砂轮磨削表面的材料去除方式为脆性断裂去除,2 000#砂轮磨削表面的材料去除方式同时包括脆性断裂去除和塑性流动去除,但以塑性流动去除为主,5 000#砂轮磨削表面的材料去除方式为塑性流动去除;脆性域磨削石英玻璃的表面粗糙度PV与亚表面损伤深度SSD之间满足SSD=(0.627~1.356) PV4/3的数学关系.
作者 高尚 [1] 耿宗超 [1] 吴跃勤 [2] 王紫光 [1] 康仁科 [1]
Author: GAO Shang[1] GENG Zongchao[1] WU Yueqin[2] WANG Ziguang[1] KANG Renke[1]
作者单位
  1. 大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室 大连116024
  2. 昆士兰大学机械与采矿工程学院 布里斯班 QLD4072 澳大利亚
期 刊: 机械工程学报 ISTIC EI SCI PKU CSSCI
Journal: Journal of Mechanical Engineering
年,卷(期) 2019, 55(5)
分类号 TH706
关键词: 石英玻璃 知识脉络 磨削 知识脉络 表面粗糙度 知识脉络 亚表面损伤 知识脉络 材料去除机理 知识脉络
机标分类号
基金项目 国家自然科学基金青年,国家自然科学基金创新研究群体,国家自然科学基金重点,国家科技重大专项(02专项),国家重点研发计划,国家自然科学基金面上
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