KDP晶體各向異性特性分析及切削過程仿真.pdf

1、KDP晶體作為一種優(yōu)異的非線性光學晶體，廣泛應用于激光和非線性光學領域，而KDP晶體具有各向異性、質軟、易潮解、脆性高、對溫度變化敏感和易開裂等不利于光學加工的特點,其零件是公認的最難加工的光學零件之一。目前國際上通常采用單點金剛石車削的方法（SPDT）對KDP晶體進行塑性模式加工。因此對KDP晶體塑性域力學特性和各向異性對切削力及加工表面質量的影響進行深入研究具有重要的意義。
　　本文首先利用自行提出的球形納米壓痕實驗，得到KD

2、P晶體的屈服應力及應力-應變曲線；同時通過納米劃痕試驗研究KDP晶體（001）晶面上不同晶向的摩擦系數(shù)。建立三維有限元球形壓痕模型，將仿真結果與試驗結果進行對比，兩者吻合較好。
　　為研究KDP晶體各向異性對切削加工的影響，本文根據所獲實驗參數(shù)建立了KDP晶體的三維各向異性有限元切削模型，利用該模型模擬不同晶面及不同晶向切削狀態(tài)下的切削過程，分析不同晶面切削時切削力隨切削晶向的變化規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn)：在KDP晶體（100）晶面和（00

3、1）晶面切削時其切削力顯示出強烈的各向異性，變化規(guī)律為180°內兩個變化周期，且切削力的大小及波動幅度都不一樣；在（110）晶面切削時其切削力并不受晶向變化影響，呈各向同性，其結果與理論計算的剪切角變化規(guī)律吻合較好。采用不同刀具前角進行切削過程仿真，研究其對切削力波動及切削區(qū)拉應力分布的影響，結果表明：刀具前角越小越能夠抑制由各向異性引起的切削力波動，且切削區(qū)拉應力也隨之變小，越利于KDP晶體的塑性切削；同時根據不同晶面不同晶向上切削力