刘瑞虎 ，郭鹏举 ，张 辉 ，刘永胜

（长安大学工程机械学院，陕西 西安 710064）

0 前言

BK7光学玻璃由于具有高透过率、高耐磨性、高硬度和高强度等优异的光学性能而被广泛应用于航空航天、光电通信和激光技术等领域[1-3]。因此，要求制造加工后的BK7光学玻璃具有微米级的面型精度和表面粗糙度以及很少的亚表面微裂纹。然而BK7光学玻璃因为其硬脆性，加工表面易产生裂纹和凹陷，是典型的难加工材料[4]。相比于其他加工方式，磨削和研磨加工可使BK7玻璃的加工表面更加光滑，获得更小的表面粗糙度[5]。

实际磨削加工过程极为复杂，为了更好地研究BK7玻璃在磨削过程中的材料去除行为，越来越多的研究人员将砂轮简化为单颗粒磨粒，从而探究单颗粒磨削过程中的BK7玻璃材料去除行为[6]。近年来，SPH（光滑粒子流体动力学）方法被用于指导实际磨削过程[7-9]。通过仿真的方法能够很好地再现磨削过程，因此本研究基于SPH方法，将金刚石磨粒简化为锥形磨粒，探究不同磨削参数对BK7光学玻璃磨削过程中的材料去除行为和磨削力的影响规律。

1 单颗磨粒磨削建模

在有限元分析中需要建立统一的单位制，本次仿真所用的单位制是μm-μg-μs。本研究将金刚石磨粒理想化为圆锥形，并且所用的金刚石磨粒的顶锥角为90°，顶面圆弧半径为2 μm。之后对磨粒模型进行有限元网格划分，网格密度为0.3。

金刚石磨粒的有限元模型建立完以后，通过LS-PrePost软件中的SPH Generation命令生成工件的SPH模型，工件模型的形状尺寸为40 μm×20 μm×30 μm的长方体。……