机械工程学报

作者：张嘉荣, 王晗, 卓少木, 姚洪辉, 朱相优, 马帅杰, 詹道桦

单位：1. 广东工业大学省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室 广州 510006;2. 广东工业大学广东省微纳加工技术与装备重点实验室 广州 510006

关键词：球形小磨头,非球面模具,粘弹性,压强分布模型,面型精度；

基金：国家自然科学基金（62171142）和广东大学生科技创新培育专项资金资助项目。

传统的抛光方法加工小口径非球面模具，存在工具容易干涉和面型误差补偿精度差的问题。提出一种使用粘弹性聚酯纤维布包裹球形小磨头的子孔径抛光方式，以适应小口径非球面模具的轮廓形状变化。首先，通过探究纤维布的压缩量与其不可恢复形变量和粘弹性应力的关系，确定抛光过程中纤维布的压缩形变规律，提出以纤维布的粘弹特性为基础，建立抛光压强分布模型，并结合抛光工具与模具的位姿得出合线速度分布规律，建立小磨头抛光单位时间去除函数；然后，通过单点抛光和均匀抛光实验，证明了粘弹性聚酯纤维布包裹球形小磨头的抛光方式比单独采用刚性球形小磨头抛光的效果更佳；接着使用粘弹性球形小磨头进行环带实验，探究了驻留时间、抛光压力、抛光工具转速和工件轴线速度等工艺参数对碳化钨模具的材料去除深度和表面粗糙度的影响规律，并对直径为9.7 mm的回转对称非球面碳化钨模具进行面型误差补偿仿真与验证；最后，结果表明模具的面型误差仿真结果和实验补偿效果都有效收敛，面型误差PV值（Peak to valley）从0.208 7 μm改善至0.079 9 μm，而且中心处表面粗糙度Ra由20 nm降至10 nm。证明了提出的基于粘弹性球形小磨头的子孔径抛光去除模型对小口径非球面模具面型精度与表面质量控制的有效性。

来源：2023年第17期

《机械工程学报》期刊编辑部

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