弹性磨具磨抛曲面的接触特征及其磨损预估补偿研究

Polishing on workpiece efficiently is one of the urgent demands in super-finishing field. Elastic abrasive with fixed uniform grains and adhesive is a new polishing abrasive tool. The concentration of elastic grain, contact pressure between elastic abrasive and surface as also as processing parameters(grinding and polishing of the feed rate, dwell time, number of passes), affects the quality of the workpiece surface directly.A variety of elastic abrasive contacting with the convex and concave surface, results in the amount of the elastic abrasive wear abnormal.This project will consider the role of the contact pressure under instantaneous deformation of the elastic abrasive , setting up contract feature model of elastic abrasive and surface,researching relationship between abrasive wear and multi-parameter,seeking compensation strategy on compromise and wear,in order that sesidual of workpieces is micro-controlled.This is to solve the problem in the actual grinding that results are inconsistently in spite of using the identical process conditions. The study objects are establishing a observing system of process parameters with consistent effect , providing a way for realizing alternative grinding and polishing, contributing a theoretical and technical basis for grinding and polishing processing on grinding center with high quality and efficiency.

高效自动化抛光是硬质曲面工件超精加工中迫切需求的技术。弹性基材磨具是包含均匀磨粒和粘合剂固化形成的抛光材料。弹性磨具的磨粒浓度、被加工曲面残留峰分布、两者接触压力和工艺参数（磨抛量、进给速度、停顿时间、走刀次数）等，直接影响到磨抛效果；弹性磨具与曲面接触特征的多样性，导致弹性磨具呈非常量磨损。本项目将考虑弹性磨具瞬时变形和再生变形对接触压力的作用，建立弹性磨具与曲面的接触特征模型，研究弹性磨具的磨损规律，寻求磨抛过程中磨具退让和磨损预估的补偿策略，实现曲面工件残留去处微观可控，解决实际磨抛中完全相同工艺条件下磨抛效果不一致的难题，建立磨抛效果一致的工艺参数观测系统，为硬质曲面工件实现以磨代抛超精加工提供实现方法，为高效率磨抛硬质曲面工件建立理论基础和技术基础。

实际中曲面磨抛加工效率低且存在质量不稳定、成本随型面复杂程度逐步提高等诸多问题，约束了超精密加工行业高质高效技术的发展。面对获取超高精度、近零损伤曲面这一高技术需求，本项目在国家基金委支持下,进行了曲面工件磨抛加工的基础性研究工作。采用特定弹性磨具，在座标联动进给方式下，从实验中总结规律，研究弹性磨具磨抛时接触特特性和磨损规律，寻找合理的运动轨迹。.本项目以硬质材料曲面工件为研究对象，建立了弹性磨具与曲面的接触特征模型，弹性磨具磨抛曲面的接触特征，研究了弹性磨具变形磨损与磨抛效果的相关性，磨具涂层作用，并结合实时工艺参数磨具，在均匀磨损思想指导下，提出了补偿方案，研究了相对的运动轨迹，比较了磨抛工艺参数如运动方式、速度、进给量的权重，进行了磨抛过程模拟，为研磨中心磨抛质量和效率建立理论和技术基础，为硬质材料曲面工件实现以磨代抛超精加工提供实现方法。.本项目的重要成果是通过对球头弹性磨具的微观接触分析，利用田口方法数学推导得出在平面情况下残留峰移除率与影响磨削精度的主要参数的函数关系，建立主要影响参数的模型。通过实验对比了不同参数下接触特征，验证参数组合的合理性;研究了磨具磨抛过程曲面切片分解的算法; 在弹性抛光轮抛光接触区多粒子均匀受力，保证表面的材料去除均匀性；模拟了弹性磨具多颗磨粒运动轨迹，在此基础上申请了发明专利。.本项目以硬质材料曲面工件为研究对象，研究了性磨具变形磨损与磨抛效果的相关性，结合工艺参数，在均匀磨损思想指导下，提出了补偿磨损的方案；比较了磨抛工艺参数如运动方式、速度、进给量的权重，进行了磨抛过程模拟，为研磨中心磨抛质量和效率建立理论和技术基础，为硬质材料曲面工件实现以磨代抛超精加工提供实现方法。.