金剛石獨特的晶體結構、物理、化學、機械特性,使其在科學技術領域得到了廣泛的應用,特別在精密和超精密加工領域里,被認為是理想的切削材料。而在金剛石研磨過程中,來源于機床內外部的振動干擾使金剛石與研磨盤之間產生多余的相對運動使研磨表面無法達到所需的加工精度,但完全壓制振動是很困難的,加工過程本身也產生力的波動,同時過分地提高機床的精度與壓制振源強度會導致設備的復雜化和成本的提高。為了減小金剛石在研磨過程中所受到振動沖擊,本文采用彈性浮動研磨的方式,就是在傳統機械研磨基礎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改裝成剛柔耦合系統,增加系統的柔性,來吸收在研磨過程中所產生的振動沖擊,減少振動沖擊對研磨表面質量的影響,但引用彈性浮動裝置,工藝參數將發生改變,在主軸轉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生綜合跳動,因此本文從實驗與角度來研究這些因素對彈性浮動研磨振動的影響。首先從彈性浮動原理出發,建立了該研磨機的二自由度耦合模型,對金剛石研磨表面所受到的振動進行力學分析。

    探討了研磨表面在彈性浮動研磨加工過程中振動沖擊主要影響因素,并搭建金剛石的研磨實驗平臺以及加速度信號采集裝置,通過單因素實驗方法分析討論了剛度、研磨壓力、研磨速度對金剛石在垂直方向上的振動量影響,并運用正交試驗的方法分析了三個工藝參數對金剛石振動的影響程度及工藝參數之間關系。其次,介紹了接觸載荷與金剛石研磨振動之間的關系,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,對接觸剛度K3的無阻尼與阻尼狀態的進行理論分析。運用實驗的手段分別計算出各個單自由度單元的各個參數,如K1、K2、C1、C2,再通過實驗與Matlab/Simulink相結合的方法計算出中間接觸剛度K3的值,并通過無阻尼的狀態來進行理論上的驗證,在此基礎上分析了接觸壓力與剛度對接觸載荷的影響,通過分析了接觸剛度對兩者之間的相對加速度大小的影響,并通過實驗觀察金剛石表面形貌來反應接觸載荷變化對研磨表面質量的影響。通過三維軟件Pro/E建立彈性浮動研磨機的三維實體模型,對該模型進行簡化,將其導入到ADAMS/View中,對零件屬性及之間的約束、驅動激勵、接觸參數等進行定義,完成了研磨機模型的建立,再運用ADAMS/AutoFlex功能模塊將彈性梁、彈性墊進行柔性化。