KDP晶體修復(fù)用PCD微球刀的設(shè)計(jì)與加工工藝研究.pdf

1、核聚變以其清潔和經(jīng)濟(jì)的特性成為一種理想的能源。在核聚變裝置中,KDP晶體作為一種必不可少的光學(xué)元件用來(lái)實(shí)現(xiàn)激光的倍頻等功能,而這種KDP晶體元件在激光連續(xù)照射下,會(huì)在表面產(chǎn)生微凹坑、微裂紋等缺陷,微銑削以其高柔性特點(diǎn)成為國(guó)內(nèi)外最被認(rèn)可的修復(fù)這些缺陷的方法。由于KDP晶體的軟脆特性,在修復(fù)時(shí)對(duì)微銑刀的幾何參數(shù)有特殊的要求,故本課題先設(shè)計(jì)了兩種類型的球頭微銑刀,通過(guò)仿真研究找出這兩種微銑刀最優(yōu)的前角、后角和刀刃鈍圓半徑幾何參數(shù),并制造出優(yōu)化

2、后PCD微銑刀,最后對(duì)此PCD微銑刀的修復(fù)性能進(jìn)行驗(yàn)證。
　　本文在充分考慮PCD球頭微銑刀的可加工性及KDP晶體材料特性的情況下,設(shè)計(jì)了兩種類型球頭微銑刀,即平前刀面型球頭微銑刀和回轉(zhuǎn)對(duì)稱面型球頭微銑刀,同時(shí)通過(guò)建立微銑刀切削KDP晶體的三維有限元仿真模型,對(duì)最小切削層效應(yīng)和切削過(guò)程中切削力、刀具及工件上應(yīng)力分布進(jìn)行了研究;接著在仿真模型中,通過(guò)監(jiān)測(cè)切削過(guò)程中切削力、刀具及工件上應(yīng)力分布變化,優(yōu)選出刀具的幾何參數(shù),得出直徑為0.

3、5mm的回轉(zhuǎn)面型球頭微銑刀在法向前角、法向后角和刀刃鈍圓半徑,而平前刀面型球頭微銑刀法向前角和后角為最優(yōu);對(duì)微銑刀的的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析,得出所設(shè)計(jì)微銑刀有良好動(dòng)態(tài)性能,且懸伸量越小越有利于防止刀具共振;對(duì)所設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)面型微球刀進(jìn)行制造,但由于刃磨設(shè)備的限制,只刃磨出法向前角的微球刀。
　　用有限元仿真研究切削參數(shù)對(duì)KDP晶體切削的影響,隨著進(jìn)給速度和銑削深度增大及主軸轉(zhuǎn)速減小,三向切削力的P-V值增大。以此為指導(dǎo),開(kāi)展KDP晶體的

4、單因素切槽實(shí)驗(yàn),探索了所設(shè)計(jì)微銑刀切削KDP晶體的塑性域切削參數(shù),主軸轉(zhuǎn)速和主軸偏角對(duì)KDP晶體加工質(zhì)量的影響較大,而銑削深度和進(jìn)給速度對(duì)KDP晶體加工質(zhì)量的影響較小,當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速和主軸偏角增大、銑削深度和進(jìn)給速度減小時(shí),槽表面質(zhì)量會(huì)更好。用所設(shè)計(jì)微銑刀和所購(gòu)置的NS微球刀分別進(jìn)行KDP晶體的切槽正交實(shí)驗(yàn)和修復(fù)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)兩種刀具加工的槽和修復(fù)曲面的形貌都較好,且自制刀具所切槽的表面粗糙度Ra值要略低于NS刀具所切槽的表面粗糙度Ra值,初步