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红外技术作为一种高新技术,不仅广泛应用于太空领域,还在国防安全和部分民用领域占据重要地位。随着现代化武器装备的迅猛发展,有关红外光学材料特性的研究及相应光学元件的加工问题,备受世界各国关注。目前,国外对于ZnSe等多种红外光学材料,已能够进行较为成熟的镜面车削加工,但鉴于其重要的军事科研价值,该加工工艺具有高度的保密性。虽然,国内也有多家单位从事ZnSe晶体材料的超精密车削加工技术研究,但限于加工技术水平与加工经验的不足,尚未获得理想的镜面加工效果。因此,面对国外的技术封锁,我们必须自行研究超精密加工过程中关键技术的解决方案,以探寻出一种新型的、适于ZnSe等软脆多晶材料的超光滑镜面加工的工艺方案。本文主要围绕ZnSe晶体材料的单点金刚石车削加工工艺展开系统的研究。具体研究内容如下:首先,依据ZnSe晶体的材料特性以及脆性材料的单点金刚石车削加工特点,建立起反映实际三维加工特征的理论切削模型。通过分析“脆-塑耦合”理论和模型仿真结果,探寻出ZnSe晶体镜面切削的临界加工条件,并针对加工中的关键问题,如最小切削厚度、“脆-塑转变”深度以及临界未变形切屑厚度等进行探究。利用超精密车削模型分别对刀具进给量、切削深度、刀具前角、刀尖圆弧半径等临界参数范围进行了预测或优选,为后续研究提供了理论指导。其次,基于非线性有限元分析软件ABAQUS,综合前文探索到的硒化锌晶体的本构关系模型以及实际加工特点,对硒化锌晶体切削过程进行仿真建模分析。研究了切削用量以及刀具几何特征等工艺参数对硒化锌晶体车削过程中加工表面质量的影响规律,对工件材料的脆性去除现象给出合理解释,为切削实验提供了理论支持。最后,根据仿真分析所获得的工艺参数优先级,进行实验方案设计,对建模与仿真的成果进行验证,系统研究了各工艺参数对改善ZnSe晶体加工表面质量的作用及其内在联系。整合相关理论、仿真和实验结果,对各加工参数进行优选以获得较为理想的超光滑ZnSe晶体镜面。