不锈钢材质光学元件的超声波振动辅助车削技术研究

摘要

超声波振动辅助超精密切削是金刚石刀具在切削方向上附加超声波振动，实现难加工材料车削的技术。具有减少切削力、提高切削表面质量、延长刀具使用寿命等优点。本文采用超声波振动辅助超精密切削技术实现了不锈钢材料光学元件的切削技术，探讨了影响不锈钢光学元件表面质量的影响因素。
　　首先，分析了超精密切削过程中切屑形成的基本原理，包括切削变形、切削力分析、超精密切削工艺过程中刀具参数的选择以及刀具偏置的产生及校正。
　　然后，以超精密切削技术的基本理论为基础分析了超声波振动辅助超精密车削技术的切削机理。主要包括振动刀具在切削过程中的运动特性以及振幅、频率、切削速度与切削时间比之间关系。提高超声波振动频率、振幅或降低切削速度可以减小切削时间比，改善切削光学元件表面效果。另外，本文进一步对刀具因安装倾斜误差，引起刀具在振动运动方向的倾斜问题进行了探讨，研究切削过程中倾斜刀具的运动特性，采用数值分析法分析了刀具倾斜对切削光学元件表面质量的影响。分析结果表明，刀具的倾斜角度以及切削速度会影响被加工光学元件的表面质量，倾斜角度越大，表面质量越差，提高切削速度可以降低刀具倾斜对表面质量的影响程度。
　　最后，实现0°刀具倾斜与0.73°刀具倾斜条件下，超声波振动辅助超精密切削不锈钢光学元件表面，并对表面粗糙度的测量结果进行对比分析。结果表明，超声波振动辅助超精密切削过程中的刀具倾斜会降低光学元件表面精度，切削速度的提高可减弱刀具安装倾斜对切削工件表面粗糙度分布的影响。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1课题研究目的和意义

1.2国内外发展现状

1.3课题研究的主要内容

第二章 超精密切削技术

2.1 超精密切削机理

2.2 刀具参数选择

2.3刀具偏置研究

第三章 超声波振动辅助超精密切削技术

3.1超声波振动辅助超精密切削的特点

3.2超声波振动辅助切削的基本原理

3.3 各参数与净切削时间比之间的关系

第四章 影响超声波振动辅助超精密切削工艺的因素分析

4.1切削光学元件表面粗糙度的基本影响因素

4.2 刀具振动倾角的产生

4.3被加工光学元件表面的车痕特性

第五章 实验研究

5.1 实验条件和方法

5.2 实验结果和讨论

5.3 实验结果验证

结论

致谢

参考文献

在攻读硕士期间的科研成果及参加的科研项目