切削参数对新型光学铝级金刚石车削刀具磨损的影响

光学器件和光学测量系统的关键部件主要通过超精密加工制造。铝合金具有很多优势,通常用于光子产业。光学领域对铝合金使用和需求的不断增加,促进了在铸造过程中采用快速凝固技术对铝合金等级重新改良的发展。优异的微观结构和改进的机械和物理性能是新型铝合金等级的特点。目前主要问题在于采用金刚石车削时,由于在切削性方面缺乏对铝合金性能的充分研究,导致机械加工数据库非常有限。本文通过改变金刚石的切削参数,测量切齿安装距超过4km时金刚石刀具的磨损,研究了快速凝固铝合金RSA 905的切削性能。改变的机械加工参数为切削速度、进给速度和切削深度。结果表明切削速度对金刚石刀具的磨损影响最大。主轴转速为500rpm、进给速度为25mm/min、切削深度为15μm时,刀具磨损达到最大值12.2μm;主轴转速为1750rpm、进给速度为5mm/min、切削深度为5μm时,刀具磨损达到最小值2.45μm。通常,较高的切削速度、较低的进给速度和较短的切削深度的组合可以减少金刚石刀具磨损。建立了模型统计以分析金刚石刀具磨损。通过该模型可以生成磨损图,从而确定切削参数产生最小磨损的区域。结果证明,快速凝固铝是更好的选择,为机械工程师使用这种材料提供了参考。     

切削参数对新型光学铝级金刚石车削刀具磨损的影响（英文）

光学器件和光学测量系统的关键部件主要通过超精密加工制造。铝合金具有很多优势,通常用于光子产业。光学领域对铝合金使用和需求的不断增加,促进了在铸造过程中采用快速凝固技术对铝合金等级重新改良的发展。优异的微观结构和改进的机械和物理性能是新型铝合金等级的特点。目前主要问题在于采用金刚石车削时,由于在切削性方面缺乏对铝合金性能的充分研究,导致机械加工数据库非常有限。本文通过改变金刚石的切削参数,测量切齿安装距超过4 km时金刚石刀具的磨损,研究了快速凝固铝合金RSA 905的切削性能。改变的机械加工参数为切削速度、进给速度和切削深度。结果表明切削速度对金刚石刀具的磨损影响最大。主轴转速为500 rpm、进给速度为25 mm/min、切削深度为15μm时,刀具磨损达到最大值12.2μm;主轴转速为1 750 rpm、进给速度为5 mm/min、切削深度为5μm时,刀具磨损达到最小值2.45μm。通常,较高的切削速度、较低的进给速度和较短的切削深度的组合可以减少金刚石刀具磨损。建立了模型统计以分析金刚石刀具磨损。通过该模型可以生成磨损图,从而确定切削参数产生最小磨损的区域。结果证明,快速凝固铝是更好的选择,为机械工程师使用这种材料提供了参考。     

脆性光学材料的超声磨削实验研究

分别采用超声磨削和普通磨削加工方法加工了几种脆性光学材料,研究了几种主要工艺参数对工件加工表面粗糙度的影响。结果表明,超声频率和振幅、金刚石磨料粒度、切深、工具的横向进给速度和旋转速度等工艺参数对表面粗糙度的影响较大。通过比较发现,超声磨削方法比普通磨削方法具有更好的加工表面粗糙度,更高的材料去除率,以及更低的工具磨损量。     

0.12mm不锈钢薄板光纤激光回转法打孔工艺优化分析

利用光纤激光加工系统对厚度为0.12mm的SUS304材料进行回转法打孔。通过正交实验方法分析了激光功率比、占空比、切割速度、重复频率、辅助气压等参数对打孔质量的影响。实验结果表明,激光打孔工艺最优参数组合是:切割速度为12mm/s,占空比为8%,重复频率为1.5kHz,功率比为85%,辅助气压为0.8MPa。在此优化参数下得到的最小打孔锥度为0.05°,且微小孔边缘热影响区较小,孔真圆度较好,可以保证较高的打孔质量。     

切削用量对铝靶表面质量的影响

 采用单点金刚石切削技术，完成了对ICF实验用铝靶的切削加工，重点研究了切削用量对加工表面质量的影响。实验结果表明：采用较小的进给速度，较大的主轴转速能够获得较低的表面粗糙度，切削深度对表面质量影响较小。通过Form Talysurf 表面轮廓仪测量，结果表明表面粗糙度小于50 nm。     

切削用量对铝靶表面质量的影响

采用单点金刚石切削技术，完成了对ICF实验用铝靶的切削加工，重点研究了切削用量对加工表面质量的影响。实验结果表明:采用较小的进给速度，较大的主轴转速能够获得较低的表面粗糙度，切削深度对表面质量影响较小。通过Form Talysurf 表面轮廓仪测量，结果表明表面粗糙度小于50 nm。     

用脉冲紫外激光预处理提高刀具的金刚石涂层的附着强度

采用脉冲紫外激光（XeCl，308nm）表面消融预处理方法以硬质合金为衬底制备了金刚石涂层刀具。利用压痕法对涂层结合强度进行了测试，得到了最佳预处理工艺条件。采用碳化硅增强铝合金材料对制备的金刚石涂层刀具进行了实际切削性能实验。实验结果表明:脉冲紫外激光表面消融预处理方法的采用对刀具的金刚石薄膜涂层附着强度的提高有很大的帮助。     

用脉冲紫外激光预处理提高刀具的金刚石涂层的附着强度

 采用脉冲紫外激光（XeCl，308nm）表面消融预处理方法以硬质合金为衬底制备了金刚石涂层刀具。利用压痕法对涂层结合强度进行了测试，得到了最佳预处理工艺条件。采用碳化硅增强铝合金材料对制备的金刚石涂层刀具进行了实际切削性能实验。实验结果表明：脉冲紫外激光表面消融预处理方法的采用对刀具的金刚石薄膜涂层附着强度的提高有很大的帮助。     

单晶金刚石微杯形谐振子的激光刻蚀制造方法

基于激光刻蚀技术,提出了一种新型单晶金刚石微杯形谐振子的三维制造方法。由于高弹性模量、低热弹性阻尼以及较大的声波传递速度等优异的性质,单晶金刚石是一种理想的谐振子加工材料,但是金刚石硬度大且化学性能稳定,难以采用传统的加工方法成形加工。激光刻蚀因精度高,加工结构对称性好以及破损率低等特点,是一种较好的单晶金刚石加工方法。采用紫外激光加工机,研究了不同激光参数对单晶金刚石刻蚀质量的影响,通过合理设计微杯形谐振结构,规划激光刻蚀加工的轨迹,采用优化后激光刻蚀参数,实现了结构对称性较好的微杯形谐振子的加工,有望应用于高性能微杯形谐振陀螺。     

单晶金刚石微杯形谐振子的激光刻蚀制造方法（英文）

基于激光刻蚀技术,提出了一种新型单晶金刚石微杯形谐振子的三维制造方法。由于高弹性模量、低热弹性阻尼以及较大的声波传递速度等优异的性质,单晶金刚石是一种理想的谐振子加工材料,但是金刚石硬度大且化学性能稳定,难以采用传统的加工方法成形加工。激光刻蚀因精度高,加工结构对称性好以及破损率低等特点,是一种较好的单晶金刚石加工方法。采用紫外激光加工机,研究了不同激光参数对单晶金刚石刻蚀质量的影响,通过合理设计微杯形谐振结构,规划激光刻蚀加工的轨迹,采用优化后激光刻蚀参数,实现了结构对称性较好的微杯形谐振子的加工,有望应用于高性能微杯形谐振陀螺。     

利用YAG激光去除线缆屏蔽材料

在利用CO2激光器去除绝缘层的基础上,采用YAG激光器去除线缆屏蔽层材料,建立了YAG激光剥离金属材料的理论模型。利用ANSYS软件对激光剥离材料过程进行数值模拟分析,确定了实验所需参数。通过YAG激光对RG113线缆屏蔽层进行了剥离实验,得到了激光功率、扫描速度、脉宽及离焦量对切口宽度和深度及表面质量的影响规律。通过正交实验的极差分析,研究了各工艺参数对切口宽度和深度的影响。结果表明,激光功率对绝缘层切口宽度、切口深度及金属屏蔽层切口深度的影响最强,而激光扫描速度对金属屏蔽层切口宽度的影响最大。     

激光陀螺新型槽片

根据激光陀螺的使用要求,针对传统槽片在结构和材质上给加工和陀螺性能所带来的不利因素,设计一种集微晶玻璃和熔石英玻璃的优点于一体的新型槽片结构。其基体采用与陀螺腔体材料相同的底膨胀系数的微晶玻璃,反射片采用抛光表面特性很好的熔石英玻璃,通过光胶接合组成一个完整的新型槽片。并针对新的槽片结构提出了与之相应的陀螺腔体贴片面加工方案,使其既能配合新结构的槽片又不增加腔体的制造难度。同时还提出和实现了在加工中采取球面部件与槽片基体分开加工的方式,使得新结构槽片不仅解决了长期困扰陀螺制造行业的因石英槽片易漏氦而引起的陀螺存储寿命相对较短的问题,同时还降低了球面基片超光滑表面加工难度和加工成本。     

单晶金刚石刀具后刀面沟槽磨损的石墨化生成过程分析（英文）

单晶金刚石刀具切削单晶硅时后刀面会发生剧烈沟槽磨损,严重影响零件加工质量和刀具寿命。为了从金刚石石墨化转变角度揭示沟槽磨损生长扩展机制,建立了金刚石刀具后刀面具有初始沟槽的分子动力学模型,模拟了切削单晶硅时初始沟槽处的工件材料流动行为与金刚石刀具晶体结构变化情况。结果表明,初始沟槽的存在改变了工件材料的流动状态;并且这种材料流动引起了刀具初始沟槽附近温度和能量的变化,温度升高了8%,势能提高了1.4%;通过分析金刚石刀具晶体结构发现,初始沟槽处的刀具材料发生了石墨化转变,并通过计算采样点处原子间键角,得到了石墨化转化率随着切削的进行不断升高,并最终趋于恒定的规律,当切削进入到稳定切削阶段时,石墨化转化率约为6%。     

0.05mm薄塑料片小孔群光纤激光精密加工技术

利用光纤激光加工系统对厚度为0.05mm的薄塑料片进行了打孔试验,分析了激光功率、脉冲宽度、辅助气体压强及种类等工艺参数对薄塑料片小孔群加工质量的影响情况。实验结果表明:小孔孔径随激光功率、激光脉冲宽度、辅助气体压强的增大而增大。相比氮气作为辅助气体,采用氧气作为辅助气体,由于氧气有助燃的作用,孔径明显增大,孔质量变差,热影响区增大。采用优化后的激光加工工艺参数,加工出的小孔群孔径为40±2μm,孔壁光滑,加工质量满足设计要求。     

单晶金刚石刀具后刀面沟槽磨损的石墨化生成过程分析

单晶金刚石刀具切削单晶硅时后刀面会发生剧烈沟槽磨损,严重影响零件加工质量和刀具寿命。为了从金刚石石墨化转变角度揭示沟槽磨损生长扩展机制,建立了金刚石刀具后刀面具有初始沟槽的分子动力学模型,模拟了切削单晶硅时初始沟槽处的工件材料流动行为与金刚石刀具晶体结构变化情况。结果表明,初始沟槽的存在改变了工件材料的流动状态;并且这种材料流动引起了刀具初始沟槽附近温度和能量的变化,温度升高了8%,势能提高了1.4%;通过分析金刚石刀具晶体结构发现,初始沟槽处的刀具材料发生了石墨化转变,并通过计算采样点处原子间键角,得到了石墨化转化率随着切削的进行不断升高,并最终趋于恒定的规律,当切削进入到稳定切削阶段时,石墨化转化率约为6%。     

金属材料激光打孔试验研究

本文通过对激光打孔的有关参数进行统计分析表明,焦距的调整距离、材料厚度及介质压力等参数对成孔形状有明显影响。如何综合考虑来选择这些参数,是激光打孔有待解决的问题。本文作者通过试验来说明对不同材料激光打孔时,其最佳焦距调整值与空气介质和氧气介质的压力大小及材料的厚度之间的关系。试验结果表明,在所有不同的介质压力下,最佳焦距调整值仅随材料厚度的增加而减少。     

Ag纳米晶和辅助电场的引入对TeO_2-ZnO-Bi_2O_3玻璃发光性能的影响

采用熔融退火法制备得到Er~(3+)/Yb~(3+)共掺的Te O_2-Zn O-Bi_2O_3玻璃。通过热处理微晶化析出Zn_2Te_3O_8等微晶和引入Ag纳米晶这两种方式,玻璃的发光性能均有所提升。然而,对含Ag纳米晶玻璃进一步热处理后,玻璃的发光性能下降。针对银纳米晶的引入易导致热处理过程中玻璃基体过度析晶的问题,进一步采用电场辅助热处理方法来控制Ag纳米晶与微晶的析出。对含Ag纳米晶玻璃进行电场辅助热处理后,Ag纳米晶析出量增多且微晶没有过度生长,玻璃的发光性能得到进一步提升。     

飞切加工KDP晶体的工艺研究北大核心CSCD

KDP晶体在惯性约束核聚变光学系统中具有十分重要的作用,针对如何制造出满足应用要求的KDP晶体元件仍然是一个难点的问题。进行了采用飞切加工技术对KDP晶体平面元件的加工工艺研究。介绍了飞切加工的技术原理,以及影响表面粗糙度的因素;通过相应的工艺实验,对KDP晶体加工检测过程中可能影响表面粗糙度的各个因素进行了研究。实验结果表明:金刚石刀具参数、加工参数、以及加工后表面清洁方式都会影响表面粗糙度,但是金刚石刀具参数对表面粗糙度的影响最大。采用前角为-45°、圆弧半径为5.0mm的金刚石刀具,以及最优的加工参数,可以获得表面粗糙度Sa优于1nm的超光滑表面。研究结果对飞切加工KDP晶体平面元件提供了有效的工艺方案,具有广泛的工程应用价值。     

钛合金纳秒激光打孔数值模拟和实验研究

为了描述纳秒激光对钛合金打孔过程中孔的形貌及温度场的变化规律,建立激光打孔的物理模型,利用ANSYS中APDL语言进行编程,对温度场进行仿真分析,并利用单元生死技术模拟孔形貌的变化过程。从有限元数值模拟和实验两方面综合分析比较了激光工艺参数(脉冲能量和脉冲数量)对打孔质量(孔深和孔径)的影响,系统论述了钛合金纳秒激光打孔的一般规律,以达到工艺参数优化,提高打孔质量的目的。     

KDP晶体金刚石车削参数对晶体雾化的影响

安装在高功率激光系统中的KDP晶体,其表面质量是一个很重要的问题。单点金刚石车削是唯一获得透射波前误差和激光损伤阈值的方法,尤其是在紫外UV波段。KDP晶体表面雾化与金刚石车削参数有关。研究金刚石车削参数主要是为了提高KDP晶体的频率转化效率。研究结果表明,在金刚石切削中使用一种纯净的切削油和适宜的加工参数能大大地减少晶体表面的雾化。