基于圆弧刃金刚石刀具的超精密光学加工技术研究

摘要

单点金刚石车削技术采用单晶金刚石刀具对工件表面做微米级范围的去除，使被加工的光学零件表面达到精度要求，实现超精密车削的目的。尤其是单点金刚石车削具有快速、低成本和高效等优势，使其在光学、医疗器械、汽车和通信等领域得到广泛应用。在现代光学技术领域中，随着光学技术的快速发展，对光学器件的表面精度要求越来越高，随之带来的对当代超精密加工精度也越来越高，同时在单点金刚石车削过程中，圆弧刃金刚石刀具的各项参数是影响光学零件表面加工精度的一项重要因素，通过了解刀具各项参数的选择及其对工件的作用机理，能够有效的控制光学元件的表面质量以及形状精度。
　　本文为了了解单晶金刚石刀具在切削过程中对工件表面质量的影响，首先简要介绍了单晶金刚石晶体的性质，然后对单晶金刚石刀具刃口的锋利度、加工时刀具几何参数的合理选择，以及其后刀面的难易磨方向和刀尖圆弧上的难磨比做了深入的研究。
　　围绕着圆弧刃金刚石刀具对光学零件的加工工艺，先从表面粗糙度的成型机理入手，分析不同后刀面轮廓刀具对不同形状工件表面残留高度的影响，并建立了不同后刀面轮廓刀具对工件表面粗糙度影响的理论计算模型，进一步分析其对工件表面粗糙度影响的差异。再根据刀具的各种偏差，本文深入的分析了刀具刃口波纹度对光学零件表面面形的影响，建立刀具刃口波纹度与工件表面面形误差之间的对应关系，并分析刀具刃口波纹度对光学零件表面面形的影响，根据数学模型得到随着刀具刃口波纹度的增加，对工件表面面形的影响越大，以及在利用相同刃口波纹度刀具对光学零件进行切削时，加工的口径越大，刃口波纹度对其面形影响越严重。
　　最后，本文经过对黄铜和铝的切削实验，得到刀具各项参数对工件表面粗糙度和面形影响的实验结果，并对实验结果与理论分析相对比，进一步分析刀具各项参数对工件表面的影响，最终实现合理的选择刀具参数来满足加工要求。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1单点金刚石车削技术的应用背景

1.2单点金刚石加工技术的国内外研究现状

1.3本文的研究目的及意义

1.4本文主要研究的内容

第二章 单晶金刚石作为切削刀具的特性研究

2.1金刚石晶体结构及其特性

2.2单晶金刚石刀具锋利度的研究

2.3刀具各项几何参数的选择

2.4单晶金刚石刀具后刀面难易方向及难磨比分析

第三章 不同后刀面轮廓刀具对工件表面粗糙度的影响

3.1工件表面粗糙度参数的定义

3.1所示，轮廓高度绝对值在评估长度上的积分如下公式：

3.2不同后刀面轮廓刀具对工件表面残留高度的影响

3.3不同后刀面轮廓刀具对工件表面粗糙度的影响

第四章 刀具刃口精度对工件表面面形的影响

4.1影响面形精度的各种偏差

4.2刀具刃口波纹度对工件表面面形的影响

4.3刀具刃口波纹度对工件面形影响的举例分析

第五章 刀具参数对于工件表面质量影响的车削实验

5.1加工及检测设备

5.2不同刀具刃口波纹度对工件表面面形影响的切削实验

5.3不同后刀面轮廓刀具对工件表面粗糙度影响的切削实验

结论

致谢

参考文献

在攻读硕士期间学术成果及参加的科研项目