飛切過程對大口徑光學(xué)超精密加工表面形成的影響研究.pdf

1、伴隨著大口徑的平面晶體元件在光學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的超精密加工設(shè)備和加工技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足對光學(xué)元件加工精度的要求。始于上世紀(jì)60年代的超精密飛切加工技術(shù)，在高精度大口徑光學(xué)元器件加工中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。飛切加工的工件表面存在著中頻波紋度，一般的精密加工中頻波紋度的影響不大，都忽略不計，所以很少有人去研究。但是作為光學(xué)元件，中頻波紋度直接影響著元件的光學(xué)性能。因此，研究飛切加工工件表面中頻波紋度對進(jìn)一步提高大口徑光學(xué)元件的光學(xué)

2、性能有重要的意義。
　　飛切加工表面縱條紋波紋度是由于主軸的軸向振動產(chǎn)生的。本文分析了主軸軸向振動的主要成因，通過建立超精密飛切加工機床主軸系統(tǒng)的模型，對飛切加工過程中刀尖所受到的軸向力和切向力進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明切向力是主軸軸向振動的主要成因，但是切向力幅值變化對軸向振動幅值有影響，對軸向振動頻率影響很小。隨后，分析了軸向振動頻率的影響因素，其中包括主軸轉(zhuǎn)速和主軸剛度。再分析主軸的固有頻率，得到主軸軸向振動頻率與主軸高階固有頻

3、率相一致。其次，設(shè)計了新的刀盤結(jié)構(gòu)，仿真分析新刀盤的軸向振動情況，并與原刀盤結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果進(jìn)行對比。
　　進(jìn)行超精密飛切加工實驗，檢測得到工件的表面形貌，對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析驗證了超精密飛切加工加床主軸仿真模型的有效性、合理性，同時也驗證了仿真中所得到的相關(guān)結(jié)論。而對于工件表面普遍存在的高點，初步推測是由于加工中切削熱導(dǎo)致的。
　　最后，計算了飛切加工中流入刀具的熱流量，通過有限元仿真分析了切削熱對飛切加工金剛石刀具的影響