近年来,微小非球面光学透镜元件在航空航天、光电系统、数码产品等领域的应用日益广泛。通常,小尺寸光学透镜采用玻璃模压的方法来制备,其对用于模压的模具表面质量要求极高,要求选用耐磨损、化学稳定性好的难加工超硬材料。

 

传统的微小非球面加工方法是结合磨、抛来获得较高表面质量,该方法加工效率低、成本高且加工精度难以保证。超精密磨削技术的发展使得非球面的直接磨削成型成为可能,且能保证加工效率和加工精度。国内学者从超精密磨削机床系统误差模型的建立、磨削工艺参数、金刚石磨片磨削系统中的微振动与不平衡以及金刚石磨片对刀误差等方面,对典型微小球面和非球面的纳米磨削加工技术做了大量研究。然而,对在非球面超精密磨削过程中,直接与工件产生作用的小径微细磨料树脂基金刚石磨片的研究鲜有报道,国内用于微小非球面超精密磨削的小尺寸微粉金刚石磨片基本上依赖进口。本课题组提出了一种基于磁场辅助微细粉体磨料有序排布的微粉金刚石磨片,可以实现粉体磨料的规则有序排布,获得了较好的加工效果。但是相比进口产品,该金刚石磨片磨损耐磨性存在差距,其在加工过程中磨损过快,在非球面加工中形状保持能力不理想,导致加工的非球面零件形状误差偏大。通常金刚石磨片的韧性、耐磨性以及自锐性与其所用树脂结合剂本身的理化性质有关,此外,同一规格的树脂也会因为固化过程的不同而产生很大差异。而针对不同金刚石磨片,配方不同,或者工艺不同,固化工艺也差别很大。

 

为了优化磁控微粉金刚石磨片固化工艺,本文研究口径为10mm的树脂基微粉金刚石磨片固化工艺,通过分析金刚石磨片抗压强度、硬度随固化温度与固化时间的变化规律,以磨削比、表面粗糙度、加工非球面的形状精度来评价固化温度对磁控微粉金刚石磨片磨削性能的影响,找到较优的固化条件,制备金刚石磨片,以用于硬质合金非球面模具的加工。