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KDP晶体各向异性对加工表面粗糙度影响的研究

作　者: 张君
导　师: 陈明君
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: KDP晶体各向异性表面形貌仿真切削力模型
分类号: TG506
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 237次
引　用: 3次
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内容摘要

在惯性约束聚变固体激光驱动器、强激光武器及核武器等关键设备所需的众多光学元器件中,KDP晶体作为一种优质的非线性材料,被广泛的应用于激光和非线性光学领域。惯性约束核聚变等激光装置对KDP晶体光学元件表面粗糙度的基本要求是达到Rms≤5nm。但是,KDP晶体材料各向异性对加工的粗糙度质量有很大的影响。因此,研究超精密切削KDP晶体材料的各向异性对加工表面粗糙度的影响具有重要的意义。本文在分析KDP晶体压痕和刻划试验的基础上,认为对于KDP晶体这样的脆性材料也可以应用塑性的方法进行加工。接着,从切削表面形成的机理出发,对比了超精密切削与传统切削的区别,建立了新的超精密切削模型,得到了切削力与各主要参数的关系。然后,运用剪切变形比能最大理论,建立了KDP晶体的剪切角模型,结合KDP晶体的材料特性和剪切角模型得到了超精密加工KDP晶体的切削力的变化规律。运用机床振动学知识,建立了刀具和工件系统的动态切削模型,将切削力的波动转换为刀具和工件相对位移的波动。并根据车削表面形貌形成的知识,在考虑刀具半径和机床本身的波动的基础上,建立了超精密车削KDP晶体三维表面形貌的模型,得到了不同晶面的加工表面形貌,对仿真结果进行了分析和研究。最后,在哈尔滨工业大学的HCM-I型超精密车床上对KDP晶体进行了加工试验,对车削过程中的切削力信号进行了采集,在对切削力信号进行了FFT分析之后,得知车削时由材料各向异性引起的切削力的波动规律符合理论计算时由材料各向异性引起的切削力波动规律。并对工件表面进行了表面粗糙度检测,加工得到的表面粗糙度波动与仿真得到的表面形貌相一致。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 KDP晶体超精密加工国内外研究现状  9-14
    1.2.1 KDP晶体超精密加工技术的研究  9-12
    1.2.2 KDP晶体各向异性加工机理的研究  12-14
  1.3 本课题的主要内容  14-15
第2章 KDP晶体各向异性对切削力影响的研究  15-31
  2.1 引言  15
  2.2 KDP晶体压痕和刻划试验  15-17
  2.3 KDP晶体各向异性对切削力的影响  17-30
    2.3.1 KDP晶体超精密加工切削模型  17-19
    2.3.2 超精密加工中的切削力分析  19-22
    2.3.3 KDP晶体剪切角模型的建立  22-28
    2.3.4 KDP晶体各向异性对切削力的影响的研究  28-30
  2.4 本章小结  30-31
第3章 KDP晶体超精密切削表面形貌仿真  31-41
  3.1 引言  31
  3.2 超精密车削KDP晶体表面形貌模型的建立  31-37
    3.2.1 动态切削系统模型的建立  31-32
    3.2.2 工件表面形貌模型的建立  32-37
  3.3 超精密切削KDP晶体仿真结果及分析  37-40
    3.3.1 参数的给定  37-38
    3.3.2 仿真结果分析  38-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章 KDP晶体超精密加工各向异性试验分析  41-47
  4.1 引言  41
  4.2 KDP晶体超精密车削试验研究  41-45
    4.2.1 试验装置及加工条件  41-42
    4.2.2 试验结果及分析  42-45
  4.3 本章小结  45-47
结论  47-48
参考文献  48-52
攻读学位期间发表的学术论文  52-53
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明  53
哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书  53
哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理  53-54
致谢  54

KDP晶体各向异性对加工表面粗糙度影响的研究

内容摘要

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