KDP晶體超精密飛切加工表面形貌形成過程仿真與實驗研究.pdf

1、KDP晶體（KH2PO4）是慣性約束核聚變固體激光器光路系統(tǒng)中的關鍵光學元件，制造精度要求很高，但是KDP晶體具有易潮解、質軟、脆性高、易開裂等不利于加工的特點，使其成為最難加工的光學元件。目前對KDP晶體的加工廣泛使用的是超精密飛切加工技術。如何在加工中控制好KDP晶體的粗糙度和波紋度誤差是當下研究的重點。
　　本文首先分析了超精密飛切加工表面形貌形成過程仿真模型中需要考慮的影響因素，主要包括主軸的偏擺運動、刀具—工件的相對振動

2、、切削過程刀具的熱變形情況和切削參數(shù)。該加工表面形貌形成過程仿真模型的建立是基于加工的運動規(guī)律，加工表面形貌由刀具在工件上的切削運動輪廓形成。因此分別對各影響因素建立了刀尖的運動規(guī)律。其中，由于切削過程中刀具熱膨脹導致的刀尖位移變化不能通過實驗測量。因此本文進行了超精密飛切加工主切削力的測量實驗，并建立了切削熱理論模型，計算了切削過程中不同切削參數(shù)和主切削力對應的輸入刀尖的熱流量，通過有限元仿真的方法分析了刀具熱變形所引起的刀尖位移變化

3、，從而擬合得到了相應的刀尖位移方程。此外，本文還考慮了多次切削的切削截面輪廓干涉現(xiàn)象和刀尖圓弧半徑對于仿真中切削深度的影響，在仿真算法中進行了相應的設計并建立了完整的超精密飛切加工表面形貌的仿真模型。
　　利用所建立的KDP晶體超精密飛切加工表面形貌的仿真模型，本文分別分析了切削參數(shù)、主軸偏擺運動、刀具—工件的相對振動以及刀具的熱變形對 KDP晶體加工表面形貌的影響。分析過程中通過編程實現(xiàn)了對仿真形貌的濾波，形貌信息提取及粗糙度、

4、波紋度誤差的評價。結果表明切削參數(shù)對工件表面粗糙度的影響較大，而主軸偏擺運動及刀具—工件相對振動情況對粗糙度和波紋度均有影響，刀具的熱變形不會對粗糙度和波紋度誤差造成明顯影響，其主要影響加工表面的面形特征。最后，進行了KDP晶體的超精密飛切加工實驗，對實驗結果進行了分析并驗證了超精密飛切加工表面形貌形成過程仿真模型的有效性及合理性。
　　利用本文中的KDP晶體超精密飛切加工表面形貌形成過程仿真模型可以分析不同加工條件下的加工表面形