金剛石獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)、物理、化學(xué)、機(jī)械特性,使其在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,特別在精密和超精密加工領(lǐng)域里,被認(rèn)為是理想的切削材料。而在金剛石研磨過程中,來源于機(jī)床內(nèi)外部的振動(dòng)干擾使金剛石與研磨盤之間產(chǎn)生多余的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使研磨表面無法達(dá)到所需的加工精度,但完全壓制振動(dòng)是很困難的,加工過程本身也產(chǎn)生力的波動(dòng),同時(shí)過分地提高機(jī)床的精度與壓制振源強(qiáng)度會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的復(fù)雜化和成本的提高。為了減小金剛石在研磨過程中所受到振動(dòng)沖擊,本文采用彈性浮動(dòng)研磨的方式,就是在傳統(tǒng)機(jī)械研磨基礎(chǔ)上引入了彈性梁與彈性墊,通過彈性梁與彈性墊材料的彈性變形作用將剛性系統(tǒng)改裝成剛?cè)狁詈舷到y(tǒng),增加系統(tǒng)的柔性,來吸收在研磨過程中所產(chǎn)生的振動(dòng)沖擊,減少振動(dòng)沖擊對(duì)研磨表面質(zhì)量的影響,但引用彈性浮動(dòng)裝置,工藝參數(shù)將發(fā)生改變,在主軸轉(zhuǎn)速與研磨壓力的作用下引起金剛石與研磨盤之間的接觸載荷變化,彈性墊的彈性變形引起研磨盤、彈性墊、轉(zhuǎn)盤之間的安裝誤差和平面度誤差從而使金剛石在垂直方向上產(chǎn)生綜合跳動(dòng),因此本文從實(shí)驗(yàn)與角度來研究這些因素對(duì)彈性浮動(dòng)研磨振動(dòng)的影響。首先從彈性浮動(dòng)原理出發(fā),建立了該研磨機(jī)的二自由度耦合模型,對(duì)金剛石研磨表面所受到的振動(dòng)進(jìn)行力學(xué)分析。

    探討了研磨表面在彈性浮動(dòng)研磨加工過程中振動(dòng)沖擊主要影響因素,并搭建金剛石的研磨實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及加速度信號(hào)采集裝置,通過單因素實(shí)驗(yàn)方法分析討論了剛度、研磨壓力、研磨速度對(duì)金剛石在垂直方向上的振動(dòng)量影響,并運(yùn)用正交試驗(yàn)的方法分析了三個(gè)工藝參數(shù)對(duì)金剛石振動(dòng)的影響程度及工藝參數(shù)之間關(guān)系。其次,介紹了接觸載荷與金剛石研磨振動(dòng)之間的關(guān)系,通過二自由度耦合模型的中間彈簧接觸剛度K3來考察接觸載荷的大小,對(duì)接觸剛度K3的無阻尼與阻尼狀態(tài)的進(jìn)行理論分析。運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的手段分別計(jì)算出各個(gè)單自由度單元的各個(gè)參數(shù),如K1、K2、C1、C2,再通過實(shí)驗(yàn)與Matlab/Simulink相結(jié)合的方法計(jì)算出中間接觸剛度K3的值,并通過無阻尼的狀態(tài)來進(jìn)行理論上的驗(yàn)證,在此基礎(chǔ)上分析了接觸壓力與剛度對(duì)接觸載荷的影響,通過分析了接觸剛度對(duì)兩者之間的相對(duì)加速度大小的影響,并通過實(shí)驗(yàn)觀察金剛石表面形貌來反應(yīng)接觸載荷變化對(duì)研磨表面質(zhì)量的影響。通過三維軟件Pro/E建立彈性浮動(dòng)研磨機(jī)的三維實(shí)體模型,對(duì)該模型進(jìn)行簡化,將其導(dǎo)入到ADAMS/View中,對(duì)零件屬性及之間的約束、驅(qū)動(dòng)激勵(lì)、接觸參數(shù)等進(jìn)行定義,完成了研磨機(jī)模型的建立,再運(yùn)用ADAMS/AutoFlex功能模塊將彈性梁、彈性墊進(jìn)行柔性化。