PMMA布拉格光柵基板的飛切仿真及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、分布反饋染料激光器基板上的高精度微米級(jí)（通常為10μm以下）布拉格光柵是實(shí)現(xiàn)激光波長調(diào)諧和保證激光輸出質(zhì)量的關(guān)鍵。布拉格光柵是線性三維周期微溝槽陣列，通常采用MEMS技術(shù)和能量輔助技術(shù)加工。但是上述技術(shù)普遍存在加工精度低、被加工材料單一、加工成本高、生產(chǎn)周期長等問題，從而限制了激光輸出效率和質(zhì)量的提高。結(jié)合實(shí)際需要和加工條件，本課題使用金剛石飛刀切削技術(shù)在PMMA(有機(jī)玻璃)基板加工布拉格光柵，借助數(shù)值模擬、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)類比、有限元仿真和工

2、藝實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，研究PMMA基板的力學(xué)特性和加工性能，類比地分析飛刀切削過程中的切屑流動(dòng)過程對(duì)加工質(zhì)量的影響，預(yù)測各加工參數(shù)對(duì)飛刀切削過程中切屑流動(dòng)性好壞、應(yīng)力應(yīng)變的影響規(guī)律，采用聲發(fā)射技術(shù)完成亞微米級(jí)精度對(duì)刀，通過單因素試驗(yàn)驗(yàn)證理論與仿真的預(yù)測結(jié)果，優(yōu)化工藝參數(shù)。這些工作對(duì)最終在PMMA基板上獲得高質(zhì)量布拉格光柵具有重要的理論借鑒意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本文通過顯微壓痕試驗(yàn)測量出材料維氏硬度和壓痕形貌，并研究材料在微米

3、級(jí)去除量下的彈塑性表現(xiàn)。結(jié)合納米壓痕試驗(yàn)計(jì)算材料基本力學(xué)性能參數(shù)，模擬材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，為仿真試驗(yàn)做準(zhǔn)備。
　　采用超精密車削獲得高質(zhì)量的PMMA工件端面，借助微刨削實(shí)驗(yàn)與飛刀切削實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果的類比，深入了解飛刀切削布拉格光柵的優(yōu)勢和劣勢。并結(jié)合飛刀切削力公式分析影響切削質(zhì)量的因素，得出：刀尖前刀面非自由切屑區(qū)域內(nèi)切屑流動(dòng)性對(duì)加工質(zhì)量具有重要影響。
　　應(yīng)用有限元仿真方法，根據(jù)實(shí)際加工過程，建立三維刀具、工件切削模型，