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KDP晶体作为一种优异的非线性光学晶体,广泛应用于激光和非线性光学领域,然而,各向异性、质软、易潮解、脆性高、对温度变化敏感和易开裂等性质给KDP晶体元件的精密加工带来了许多困难。当前,单点金刚石飞切加工KDP晶体相对于各类抛光、磨削等方法有着较强的优势,是最主要的加工方式,但是,KDP晶体的表面加工质量问题严重影响其使用性能。本文深入研究KDP晶体塑性切削机理,并进行切削加工工艺的优化,对于提高KDP晶体表面加工质量及效率具有重要的理论价值和现实意义。 采用纳米压痕技术获得了KDP晶体(001)面的弹性模量,及硬度数值,在此基础上结合纳米压痕仿真,获得了屈服极限为150MPa的近似的KDP晶体(001)面的塑性域多线性材料本构模型。 通过理论分析和切削实验以及过程仿真研究了KDP晶体塑性域切削机理,结果表明,KDP晶体的临界切削厚度与切削工艺参数及刀具几何角度相关,使用大负前角和负倾斜角刀具,在切削用量足够小的情况下可以实现KDP晶体的塑性域切削;KDP晶体表现为塑性特性的必要条件是出于三向压缩或者双向压缩的应力状态;由于切削过程仿真不能解释切削厚度对应力状态的影响,有必要基于主应力,从微观角度建立KDP晶体脆性解理断裂判据。 从切削原理的角度分析了各个工艺参数对KDP晶体切削加工表面质量、切削力的影响规律。通过工艺实验,验证了脆性材料塑性切削模型,同时获得了最优的工艺参数,为KDP晶体加工表面质量的优化提出了合理的方案。KDP晶体切削力实验表明:切削力、粗糙度随工艺参数的变化规律并不相同,不能简单地从切削力的角度分析KDP晶体粗糙度的变化规律。最后,针对飞刀铣削加工KDP晶体等薄板形工件普遍存在的面形问题进行了详细的阐述和分析,并提出了合理的解决办法。