KDP晶体超精密加工表面形貌分析及加工机床的改进研究

发布时间：2020-06-26 12:08

【摘要】：大口径KDP晶体是唯一可用作高功率激光驱动装置中Pockels盒和倍频器件的晶体,在惯性约束核聚变的新能源开发中占据重要地位。质软、易潮解、脆性高、各向异性、易开裂等一系列难加工的特点,使得大口径KDP晶体的加工成为世界级难题,而我国现有的KDP晶体精密超精密加工机床和加工工艺水平无法满足高功率激光系统的要求。本文针对KDP晶体单点金刚石飞刀切削加工工艺参数的优化展开研究,并针对加工过程出现不合格的中频波纹度值,对加工机床进行检测与改进研究:(1)首先,通过分析各实验优化设计的方法与原理,利用二次通用回归旋转组合试验设计方法对小口径KDP晶体单点金刚石飞刀切削加工工艺试验进行系统、全面的优化设计。基于单点金刚石飞刀切削原理,对KDP晶体进行切削加工试验。运用非线性二次回归分析、偏最小二乘回归等方法与理论,利用DPS和SPSS软件对试验数据进行处理和分析,获得表面粗糙度和波纹度的理论预测模型。基于非线性规划原理,利用优化大师软件,对表面粗糙度和波纹度分别进行单目标与多目标的加工工艺方案优化。最后将优化出的最佳参数组合用于大口径KDP晶体的加工试验。(3)其次,针对大口径KDP晶体加工过程出现的中低频波纹度不符合课题指标现象,对KDP晶体表面中低频波纹形成进行理论分析。利用陀螺的技术方程对空气主轴进行理论建模,定性分析表面波纹的频率与幅值特征及其影响要素,然后对理论分析得出的主要振动部位进行模态分析,得到其振动的固有频率。(4)最后,利用LMS检测设备,在不同工况下对精密超精密机床的主轴箱与工作台的各个方向进行振动测试,通过时域和频域的横纵向对比分析,得到机床切削振动的大致频率范围,再与理论分析得到的固有频率进行比较,分析总结机床切削振动的主要原因,为机床的改进优化设计提供依据。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL632
【图文】：

图 1-1 KDP 晶体的实物外形 图 1-2 KDP 晶体理想外形Fig.1-1 Physical appearance KDP crystals Fig.1-2 The ideal appearance of KDP crys.2.1 KDP 晶体的结构特点KDP 晶体的结构决定其光学、物理以及机械加工性能等，因此研究 KDP的结构特性对于KDP晶体生长技术和加工技术的发展以及KDP晶体的应用至关重要的作用。West 等人最早在 20 世纪 20 年代利用 X 射线和中子衍射研究不同生长条件和温度下 KDP 晶体的内部结构[17,18]，经过将近一个世纪

图 1-1 KDP 晶体的实物外形 图 1-2 KDP 晶体理想外形Fig.1-1 Physical appearance KDP crystals Fig.1-2 The ideal appearance of KDP crys.2.1 KDP 晶体的结构特点KDP 晶体的结构决定其光学、物理以及机械加工性能等，因此研究 KDP的结构特性对于KDP晶体生长技术和加工技术的发展以及KDP晶体的应用至关重要的作用。West 等人最早在 20 世纪 20 年代利用 X 射线和中子衍射研究不同生长条件和温度下 KDP 晶体的内部结构[17,18]，经过将近一个世纪

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本文编号：2730289