KDP晶体超精密加工技术的研究

通过对KDP晶体等脆性材料的塑性域切削进行理论分析，研究实现脆性材料塑性域切削的条件。激光核聚变KDP晶体的3项主要技术指标是：表面粗糙度、波纹度和透射波前。通过分析影响这3项技术指标的因素。提出了实现KDP晶体精密加工的超精密机床和工艺参数。通过理论分析与实验。研究了晶向、刀具前角、刀具圆弧半径和进给量等参数对表面粗糙度的影响，最终给出KDP晶体精密加工的最佳工艺参数。     

KDP晶体加工专用超精密机床数控系统开发

介绍了KDP(磷酸二氢钾)晶体加工专用超精密机床基于PMAC运动控制器的双CPU开放式数控系统,并详细说明了系统硬件构建和软件实现及伺服控制方法.超精密机床数控系统采用工业控制计算机作为上位机完成数控加工中的非实时任务,PMAC运动控制器作为下位机完成实时的控制任务.该系统应用于KDP晶体专用超精密机床加工铝试件,获得了Ra5.158 nm的表面粗糙度,验证了该数控系统的实用性和可靠性.     

KDP晶体单点金刚石超精密切削加工的发展

总结了KDP晶体材料优异的光学性能及其难加工的机械物理特性,并回顾了KDP晶体单点金刚石切削(SPDT)加工的起源,特别对KDP晶体SPDT加工技术的国内外发展状况做了着重介绍,最后展望了KDP晶体SPDT加工的未来发展趋势。     

光学表面超精密加工技术

介绍了国内外光学器件超精密加工的各种先进方法 ,重点阐述了磁流变抛光技术及其抛光机理和关键技术。并对光学超精密加工技术的发展进行了展望     

KDP晶体超精密切削各向异性的理论研究

KDP晶体作为优质的非线性光学材料被广泛应用于“惯性约束核聚变”固体激光器中,且被赋予相当严格的制造精度。本文利用剪切变形比能最大及单晶材料不同晶面晶向剪切弹性模量不同的原理,结合超精密切削模型,从理论上计算出不同晶面、不同晶向及不同刀具前角超精密切削条件下的剪切角,得到其在不同切削条件下的变化规律,并由此解释了切削加工中由KDP晶体各向异性所导致的工件表面粗糙度的各向异性。     

综论超精密加工技术的发展

介绍超精密加工技术的发展,并展望其前景;阐述超精密切削加工及超精密砂轮磨削加工中的核心技术,对超精密加工技术的研发和创新有参考意义。     

KDP晶体超精密加工切削力的实验研究

KDP晶体是一种常用的非线性光学材料,广泛应用于激光变频、电光调试和光快速开关等高技术领域。文中通过实验研究了KDP晶体超精密切削加工的切削力特性,分析了切削深度、进给量对切削力的影响,并对KDP晶体和铝合金的切削力进行了比较。研究结果表明,立轴平面铣削KDP晶体的切削力Fz、Fy随着切削深度和进给量的增加而增加,但增加的速度远小于铝合金的切削力Fz、Fy增加速度。实验证明了在生产实际中加工KDP晶体时,在不影响加工表面质量的前提下,可以适当加大切削深度和进给量,从而提高切削效率。     

精密和超精密加工技术的新进展

精密和超精密加工技术的发展,直接影响尖端技术和国防工业的发展。世界各国都极为重视,投入很大力量进行开发研究,故近年来发展迅速。本文介绍了国内外精密和超精密加工技术各主要领域的最新进展:精密和超精密机床的新发展,超精密切削机理和金刚石刀具的研究,精密镜面磨削和研磨技术的新发展,非球曲面精加工技术的发展以及微型机械制造中的精微加工技术的发展;提出我国应重视精密加工的研究,加大投入,加速提高我国精密和超精密加工技术水平。     

大尺寸硅片的高效超精密加工技术

本文根据下一代IC对大尺寸硅片（≥300mm)面型精度和表面完整性的要求，分析了大尺寸硅片超精密加工的关键问题，介绍了工业发达国家在硅片超精密加工技术和设备方面的研究现状和最新进展，指出了大尺寸硅片高效超精密加工技术的发展趋势,通过对国内技术现状的分析，强调了针对大尺寸硅片超精密加工理论和关键技术开展基础研究的必要性。     

超精密研磨机床

本文简要介绍了超精密研磨的工艺原理及其所要求的超精密研磨机床结构上的特点，包括高精度的主轴，精密的研磨间隙微调机构和对金刚石切削的特殊要求等，为实现超高精度的研磨提供设计思路。文中给出了一台曾研磨出接近世界领先水平超精密平面的研磨机的简要结构，为这类机床的设计提供参考。     

红外光学元件的单点金刚石精密数控车削加工技术研究

针对我国红外热像仪、探测仪及惯性约束核聚变工程对红外晶体类非球面光学元件的需求,开展单点金刚石精密数控车削加工技术研究,分析单点金刚石精密数控车削加工的技术特点及应用范围、机床整体布局及内部结构型式;介绍该项技术国内外发展现状与趋势,对该项技术的应用发展前景做出分析和预测。在消化和引进国外先进制造技术和最新研究成果的基础上,突破单点金刚石精密数控车削加工关键制造技术,解决我国非球面精密数控车削加工技术和设备依赖引进的问题,实现单点金刚石精密数控车削加工技术及设备国产化,提高我国精密加工技术水平和设备制造能力。     

KDP晶体磨削表面缺陷及损伤分析

在对磷酸二氢钾（KDP）晶体进行磨削加工的基础上,利用光学显微镜、ZYGO三维表面形貌仪和扫描电子显微镜对KDP晶体磨削加工表面层缺陷及损伤进行了研究,发现磨削加工后的KDP晶体表面有较大的划痕和脆性破碎现象,材料以脆性去除为主。     

单晶金刚石刀具机械刃磨技术进展

介绍了单晶金刚石刀具机械刃磨原理和刃磨机理,分析了刀具刃磨面、刃磨方向、刃磨参数和刃磨机床振动等对单晶金刚石刀具刃磨质量和刃磨效率的影响,综述了单晶金刚石刀具机械刃磨技术的发展趋势。     

单晶金刚石微型刀具刃磨试验研究

采用金刚石砂轮对单晶金刚石微型刀具进行了刃口机械刃磨试验,利用莱卡光学显微镜观察了单晶金刚石刀具刃口和表面形貌,以研究不同参数对磨削过程的影响,通过优化相关参数来获得更好的单晶金刚石微型刀具并提高刃磨效率。试验选择砂轮粒度、磨削速度以及进给速率作为刃磨参数。通过正交试验设计,比较磨削力、刃口半径和表面形貌,从而筛选出最优参数。试验得出小粒度砂轮、较高磨削速度和中等进给速度可以得到较好的刃磨结果。     

金刚石车削单晶锗的试验研究

论述金刚石车削单晶锗的加工表面质量，重点研究影响加工表面质量的因素。试验结果表明，采用小进给量和大负前角对于用单点金刚石车削的方法在单晶锗材料上制取优质加工表面是至关重要的。     

脆性单晶材料的各向异性对金刚石切削表面质量影响的研究

从晶体结构的各向异性特性出发,对各个滑移系、解理系优生产生解理或滑移给出合理的判据,揭示单晶材料已加工表面粗糙度呈扇形分布的原因,研究能够消除这种扇形分布的加工方法;在此基础上,首次应用原子力显微镜对脆性单晶材料的金刚石切削表面明暗区域的微观形貌进行观察,很好地验证了该判据的正确性。     

KDP晶体各向异性对切削力的影响研究

对KDP晶体单点金刚石切削中动态切削力产生的原因及变化规律进行深入研究,以揭示材料各向异性对KDP晶体超精密加工切削力的影响。以微观塑性力学和断裂力学理论为基础,建立了切削力新模型,并优选出最佳晶体切削方向,以降低由材料各向异性引起的切削力波动对加工表面质量的影响。     

KDP晶体单点金刚石飞切轨迹波纹误差辨识研究

频率辨识是消除或抑制KDP晶体超精密金刚石飞切轨迹波纹误差的重要前提。针对该问题,提出了一种基于空间频率变换的飞切轨迹波纹误差辨识方法。该方法通过提取表面飞切轨迹上的轮廓幅值,计算其波纹误差的空间频率,然后采用飞切线速度进行转换,获得时间域上的频率值,实现波纹误差特征频率的准确分离。将误差特征频率与切削振动频率、机床气浮主轴系统的固有频率进行对比分析,明确了气浮主轴在断续切削力作用下产生的自激振动和来自电机的受迫振动是导致KDP晶体金刚石飞切波纹误差的根本原因。在此基础上,通过对主轴驱动及结构的优化,工艺实验结果表明,大口径KDP晶体飞切后的PSD1(2.5~33mm)频段内波纹误差RMS值由53nm降低至12nm。     

单晶SiC基片的集群磁流变平面抛光加工

基于集群磁流变效应超光滑平面抛光理论及研制的试验装置,对单晶SiC基片进行了平面抛光试验研究。研究结果表明,金刚石磨料对单晶SiC基片具有较好的抛光效果;加工间隙在1.4mm以内抛光效果较好,30min抛光能使表面粗糙度值减小87%以上;随着加工时间的延长,表面粗糙度越来越小,加工30min时粗糙度减小率达到86.54%,继续延长加工时间,加工表面粗糙度趋向稳定。通过优化工艺参数对直径为50.8mm(2英寸)6H单晶SiC进行了集群磁流变平面抛光,并用原子力显微镜观察了试件加工前后的三维形貌和表面粗糙度,发现经过30min加工,表面粗糙度Ra从72.89nm减小至1.9nm,说明集群磁流变效应超光滑平面抛光用于抛光单晶SiC基片可行有效且效果显著。