超声振动螺线磨削砂轮表面的功率谱密度分析*

王秋燕，梁志强，白硕玮，吴勇波，贾 顺

(1. 青岛大学 机电工程学院机制系，山东 青岛 266071)(2. 北京理工大学，先进加工技术国防重点学科实验室，北京 100081)(3. 南方科技大学 机械与能源工程系，广东 深圳 518055)(4. 山东科技大学 工业工程系，山东 青岛 266590)

随着光学元器件制造水平的快速发展，对其表面/亚表面质量的要求越来越高。在光学晶体器件制造过程中，超声辅助磨削加工技术因其加工精度高、表面质量好、效率高等优点成为光学晶体材料的重要加工方法之一[1]。但在超声磨削硬脆材料过程中，随着磨粒断裂、磨耗磨损、磨粒脱落、切屑堆积等现象的发生，金刚石砂轮表面的微观形貌发生复杂改变，这种变化直接影响到磨削加工表面质量。因此，对砂轮表面形貌特征进行合理有效的评价表征是超精密磨削加工过程中控制加工表面质量的重要环节。

传统的表面评价参数(如均方根Sq、峰值曲率Ssc等)虽然可以用来表征砂轮表面[2]，但除表面局部位置的一维或二维信息外，其砂轮表面的整体细微观结构容易被忽略。此外，言兰等[3]采用伯明翰三维表面粗糙度特征参数对砂轮表面特征进行量化，发现三维表面粗糙度特征参数(如Sds，Ssc，SΔq等)在实际测量过程中会受到采样间隔的影响。因此，单纯用传统的评价参数不足以表征整个砂轮表面的形貌特征。

近年来，许多研究学者针对砂轮表面形貌评价开展了卓有成效的研究工作。FUJIMOTO等[4]基于分形理论对CBN砂轮进行表征评价研究，指出分形维数的变化规律与磨粒磨损有着紧密的联系。……