KDP晶體各向異性特性分析及切削過程仿真.pdf

1、KDP晶體作為一種優(yōu)異的非線性光學晶體，廣泛應用于激光和非線性光學領域，而KDP晶體具有各向異性、質(zhì)軟、易潮解、脆性高、對溫度變化敏感和易開裂等不利于光學加工的特點,其零件是公認的最難加工的光學零件之一。目前國際上通常采用單點金剛石車削的方法（SPDT）對KDP晶體進行塑性模式加工。因此對KDP晶體塑性域力學特性和各向異性對切削力及加工表面質(zhì)量的影響進行深入研究具有重要的意義。
　　本文首先利用自行提出的球形納米壓痕實驗，得到KD

2、P晶體的屈服應力及應力-應變曲線；同時通過納米劃痕試驗研究KDP晶體（001）晶面上不同晶向的摩擦系數(shù)。建立三維有限元球形壓痕模型，將仿真結果與試驗結果進行對比，兩者吻合較好。
　　為研究KDP晶體各向異性對切削加工的影響，本文根據(jù)所獲實驗參數(shù)建立了KDP晶體的三維各向異性有限元切削模型，利用該模型模擬不同晶面及不同晶向切削狀態(tài)下的切削過程，分析不同晶面切削時切削力隨切削晶向的變化規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn)：在KDP晶體（100）晶面和（00

3、1）晶面切削時其切削力顯示出強烈的各向異性，變化規(guī)律為180°內(nèi)兩個變化周期，且切削力的大小及波動幅度都不一樣；在（110）晶面切削時其切削力并不受晶向變化影響，呈各向同性，其結果與理論計算的剪切角變化規(guī)律吻合較好。采用不同刀具前角進行切削過程仿真，研究其對切削力波動及切削區(qū)拉應力分布的影響，結果表明：刀具前角越小越能夠抑制由各向異性引起的切削力波動，且切削區(qū)拉應力也隨之變小，越利于KDP晶體的塑性切削；同時根據(jù)不同晶面不同晶向上切削力