KDP晶体各向异性对超精密加工的影响理论基础与实验研究

摘要

本文对超精密切削剪切角的理论模型作了较为全面的综合评述，同时从KDP材料晶体结构及滑移系入手，得出到目前为止难以利用晶体塑性力学等现有理论基础来研究其在超精密切削状态下的加工机理的论断。首先本文利用晶体物理中四方晶系的柔度系数矩阵对KDP晶体不同晶面不同晶向的弹性模量及剪切模量进行理论计算，同时利用原位纳米压痕仪进行压痕实验，探讨其在同一晶面不同晶向的力学特性。然后本文根据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原则，结合超精密切削模型，建立KDP晶体超精密切削各向异性的剪切角理论计算模型。作者根据此理论模型，分析了KDP晶体超精密切削过程中不同晶面、不同晶向以及不同刀具前角切削条件下剪切角及切削力的变化规律，提出了超精密铣削KDP晶体时的最佳切削晶向理论。最后本文通过KDP晶体超精密车削和铣削实验，对车削过程中的切削力信号进行PSD与FFT分析，对工件表面进行表面粗糙度检测。同时对超精密车削与铣削实验结果进行对比与理论分析。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景

1.2 KDP晶体超精密加工技术综述

1.2.1超精密磨削加工技术

1.2.2磁流变抛光技术(MRF)

1.2.3单点金刚石切削技术

1.3切角计算理论综述

1.3.1最小能量原理求φ

1.3.2根据剪切方向与主应力方向夹角45度的原理求φ

1.3.3滑移线场理论

1.3.4位错滑移与晶体塑性力学理论

1.4本课题的主要内容

第2章KDP材料晶体结构及其力学特性分析与压痕实验研究

2.1引言

2.2典型单晶体晶体结构及其滑移系

2.3 KDP晶体结构及其滑移系

2.4 KDP晶体力学特性分析与实验研究

2.4.1 KDP晶体力学特性分析

2.4.2 KDP晶体的压痕实验研究

2.5本章小结

第3章KDP晶体超精密切削各向异性的理论研究

3.1引言

3.2 KDP晶体超精密切削剪切角理论模型的建立

3.3不同加工条件下剪切角的理论计算分析

3.4本章小结

第4章KDP晶体超精密加工各向异性的理论分析及相关实验研究

4.1引言

4.2 KDP晶体超精密加工切削力理论分析

4.3 KDP晶体超精密切削理论最佳切削晶向

4.4 KDP各向异性对加工切削力及工件表面质量影响的实验研究

4.4.1 KDP晶体超精密车削实验研究

4.4.2 KDP晶体超精密铣削实验研究

4.5本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明及使用授权书

致谢