高精度干涉仪针孔空间滤波器研制

应用于高重复频率、高功率193 nm准分子激光器会聚光路中的针孔空间滤波器,除了需要考虑它的材料加工难易、厚度、针孔尺寸等因素外,还需考虑材料抗激光损伤特性。本文利用激光损伤理论中一维热流模型对无限厚和有限厚不同金属样品在高峰值功率193 nm 准分子激光器照射下的损伤阈值进行了分析。结果表明：铝材料在厚度为1.2μm处比其它金属的损伤阈值高,可达1.16×1010 W/cm2,且材料易于加工。利用聚焦离子束技术加工了航空铝材料样品,得到了厚度为1.2和1.5μm的针孔空间滤波器样品。扫描电镜观察其具有较好圆度和内壁粗糙度,基本满足剪切干涉仪对针孔空间滤波器的需求。     

超声辅助射流电解加工的仿真及实验*

为了提高射流电解加工小孔的效率及质量,提出了一种压电超声波换能器配合锥形电解液腔室的装置,将超声波引入电解液中,对射流电解加工存在的缺陷进行弥补。搭建了超声辅助射流电解加工装置,分析了其加工原理。对模型进行了声场仿真和射流电解加工仿真,初步验证了超声辅助效果。实验验证了超声波对射流电解加工的加工速率、小孔形状的辅助效果,结果表明：在多组NaNO₃电解液浓度、液压泵转速条件下,1.5 min内超声波对射流电解加工的加工速率可提高9%～15%;同时超声波对射流电解加工的过切现象有所改善。     

脉冲激光与电化学复合的应力刻蚀加工质量研究

脉冲激光电化学复合加工可以有效去除激光辐照区域内的电解产物, 提高加工效率, 改善加工质量. 针对高性能金属材料的微细加工要求, 采用脉冲激光电化学复合的应力刻蚀加工方法对铝合金的刻蚀特性进行理论和试验研究. 通过比较激光直接刻蚀加工和激光电化学复合加工的特点, 应用扫描电子显微镜、光学轮廓仪等检测技术分析了刻蚀区域的形貌特征. 根据力学电化学原理, 探讨了金属材料微结构加工的应力去除机理. 通过加工试验, 研究了工艺参数和加工方式对加工质量的影响, 采用优化的工艺参数, 加工出了质量较好的微结构. 试验结果表明, 激光电化学复合的连续扫描加工稳定性好, 可以有效地降低表面粗糙度, 提高加工质量. 关键词： 激光电化学 应力刻蚀 加工质量 工艺参数     

一种新型微机电系统可调光衰减器

一种新型的低成本、小体积的电磁驱动微机电系统可调光衰减器,可用于密集波分复用系统中各信道的动态增益平衡。该器件采用电磁线圈驱动绕100微轴转动的微反射镜,运动部件行程极小。驱动电压为0～8V,工作范围0～35dB,动态响应时间小于2ms,插入损耗小于0．8dB,回波损耗小于-50．5dB。器件采用微细电火花加工技术制作,加工精度为微米量级。技术成熟,工艺简单,易于批量生产。采用有限元分析软件ANSYS对器件的结构建模,对电磁场及衰减曲线进行了理论分析,并与实测数据进行了比较,得出了相当满意的结果。     

锗晶体放电切割中钝化物形成机理及防范方法

在利用电火花线切割(WEDM)加工锗晶体时,会出现回路放电电流逐渐减少,并伴随着进电材料与锗晶体间有钝化物的生成,最终导致放电切割无法延续.本实验对放电切割状态进行了实验模拟并生成了钝化物,运用XRD技术对钝化物进行了分析,提出了一种防范钝化物产生的方法,最后采用这种方法利用改进的线切割机床对N型锗进行了放电切割,高效稳定地加工出了工件,从而验证了这种防钝化物产生方法的可行性,为进一步提高锗晶体的放电加工工艺指标奠定了基础.     

Modelling of thermal conductance during microthermal machining with scanning thermal microscope using an inverse methodology

In this study, a general methodology for determining the thermal conductance between the probe tip and the workpiece during microthermal machining using Scanning Thermal Microscopy (SThM) has been proposed. The processing system was considered as an inverse heat conduction problem with an unknown thermal conductance. Temperature dependence for the material properties and thermal conductance in the analysis of heat conduction is taken into account. The conjugate gradient method is used to solve the inverse problem. Furthermore, this methodology can also be applied to estimate the thermal contact conductance in other transient heat conduction problems, like metal casting process, injection molding process, and electronic circuit systems.     

基于单磨粒微米划刻的单晶硅精密切削机理研究

为了探究硅片器件精密磨削加工的切削特征与机理,运用三棱锥形状的金刚石磨粒以不同加载压力划刻单晶硅材料表面模拟磨削加工过程,分析了划痕形貌特征、切削力与切削深度的演变规律,阐释了单晶硅的微米级切削加工机理。单晶硅微破碎去除发生的临界条件为法向切削力80 mN,临界切削深度2.03 μm;剥落去除发生的临界条件为法向切削力800 mN,切削深度5.65 μm。切削深度、切削力比在不同切削机理条件下具备可区分的差异化特征。平均切削深度随加载压力的变化规律呈现出鲜明的自相似性特征。此外,还分别构建了塑性去除、微破碎去除、剥落去除三个阶段的切削力方程,更准确地描述了切削力与切削深度的密切关系。     

飞秒激光倒锥微孔加工的反射式扫描装置设计

基于道威棱镜扫描原理,设计了由高速旋转电机驱动三片K字形排布反射镜组成的反射式扫描装置,并分析了扫描钻孔准确度.结果表明:该扫描装置可用于飞秒激光高准确度环切钻孔系统,钻孔准确度不受光束质量影响,钻孔扫描速度二倍于电机转速且钻孔效率高、兼容多光谱波段;与道威棱镜系统相比,该系统装调准确度要求低,能避免透射系统中色散引起的飞秒激光脉宽展宽现象.测试结果显示该装置可以实现直径0.05~0.2mm、加工准确度小于±2μm倒锥孔的高效率加工.     

Dynamic ultrasonic contact detection using acoustic emissions

For a non-contact ultrasonic material removal process, the control of the standoff position can be crucial to process performance; particularly where the requirement is for a standoff of the order of <20 μm. The standoff distance relative to the surface to be machined can be set by first contacting the ultrasonic tool tip with the surface and then withdrawing the tool to the required position. Determination of this contact point in a dynamic system at ultrasonic frequencies (>20 kHz) is achieved by force measurement or by detection of acoustic emissions (AE). However, where detection of distance from a surface must be determined without contact taking place, an alternative method must be sought.     

轨迹成型法加工球面光学零件新原理的研究

针对在现行球面光学零件加工的基本工序中存在的问题，提出了用轨迹成型法加工球面光学零件的新原理，并对其进行了深入研究。轨迹成型法加工新原理是零件在自身旋转的同时，以某一设定的曲率半径摆动的复合运动与磨轮的圆周运动相互干涉，形成凸或凹的球面。此加工原理的机床能够使加工工序集中化、磨床多用化、加工范围扩大化，而且使工件的面形精度和表面粗糙度容易得到保证，并且加工效率得到了提高，加工成本得到了降低。因此，该加工原理具有广泛的推广应用价值。