精密成形工程

作者：徐晓雨, 陈熠, 卓鑫, 毕果, 李茂源, 王振忠

单位：厦门大学 航空航天学院,福建 厦门 361005

关键词：结构化砂轮,气流场,磨削加工,数值模拟,光学加工

基金：福建省自然科学基金（2025J01052）; 厦门市自然科学基金（3502Z202571001）

目的 解决砂轮磨削硬脆光学元件过程中形成的气障层阻碍磨削液进入,导致冷却效率低、润滑性能弱等问题,探究结构化砂轮对磨削区气流场的影响规律,优化砂轮表面结构以提升磨削液利用率,从而降低磨削力和磨削温度。方法 采用计算流体动力学仿真（CFD）与磨削试验相结合的方法,建立普通砂轮及直槽/斜槽/V型槽结构化砂轮气流场仿真三维模型,基于仿真优化结果制备青铜结合剂金刚石斜槽砂轮,对熔石英工件进行磨削加工试验验证。结果 气流场仿真结果表明,斜槽结构化砂轮工件表面正负压峰值绝对值之和最小。磨削加工试验结果表明,斜槽砂轮能有效降低磨削力和磨削温度,在500~2 000 r/min的转速范围内,斜槽砂轮法向磨削力降低了28.7%~41.5%,磨削温度降低了8%~20.2%,在100~400 μm的磨削深度范围下,斜槽砂轮法向磨削力降低了33.6%~40.9%,磨削温度降低了17.2%~19.3%。结论 斜槽结构化砂轮能有效削弱气障层强度,磨削区入口处未出现明显返流,试验证明斜槽砂轮可以提升磨削液利用率,有效改善熔石英元件的磨削加工性能,为光学元件低损伤加工提供了新方案。

来源：2025年第11期

《精密成形工程》期刊编辑部

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