KDP晶体超精密加工加工中心主轴系统模态分析


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KDP ( Potassium Dihydrogen Phosphate简称KH2P04)晶体是一种性能优良的非线性光材料。具有高的激光损伤阈值、较宽的透光波段、易于生大尺寸的晶体等优,所以KDP晶体目前是大型固体激光器和激光武器等代高科技域唯一能被用作制器、激光变频器、光快速开关等元件的光晶体材料[14]KDP晶体具有优良光性能,但其质软、脆性高、易潮解、易裂等一系列不利于光元件加工的特使得传统元件通常采用的研磨、光加工方法不适用于加工KDP晶体,必采用超精密加工技

目前,超精密刀切削是KDP晶体等大尺寸、高精度的脆光元件最理想的加工方法[4]。然而刀切削加工的大量刀在高速旋转时由于小幅振或偏被加工零部件表面量,而KDP晶体加
工表
ifn要求十分-W此,L刀削加_ 1:中源并加以抑制对惯束核聚工程的成功j L有屯要的现实动问题国内者己做了大量研究工作。Lee [5]Cheung®对单点加工中心动进行了全面而深入的分析,他们将k工件系等效-肌尼系,分析了切削参数、材料各向异性等的影,井述立了表面形貌模模型;悦浆铭7等效6个弹簧阻尼的二发现了主不平衡量以及偏力矩会导轴线倾斜的象;安成[8:利用运动方程分析主运动状况发现了主中存在一大小约为转频率1/6的低,并将该频率信号认为刀切削表面中源。

所以本文针对KDP晶体超精密加工加工中心的加工定性、精度以保问题,以加工中心统为研究象,用三建模SolidWorks建立了主模型,ANSYS Workbench件建立了主有限儿分析校甩并求解出主的模态参数,通LMS锤击实验进丨/态试验予以验证有限儿建模及模分析果的准确性,并的薄弱环节提出优化方案。

1加工中心构尚介

KDP晶体超精密加工加工中心,如1所示,弧刃金石刀具通角度置和刀在加工中心主t并以定好的工作半径随着高速旋,同,加工中心主沿Z进给;KDP晶体零件通真空吸和支架固定在工作台上,工作台沿X进给实现高速旋KDP晶体零件的切削加工B]

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结束语:

由以上统进行模分析、模态试验,得到以下结论

(1) 利用SolidWorks统进行三建校,通AXSYS Wmibem.h有限元分析统进行模分析,最后通过实验分析,者得出的果相比最大4.9%,验证了有限元分析果的可靠性,KDP晶体超精密加工加工中心主的优化设计以及量化研究奠定了基

(2) 的一、二固有率接近,主的最大位移生在刀I:刃架Z向位置,三同有对应振型最大位移也生在刀上刀架Z向位置,表明刀盘为的薄弱环节。改方案:刀厚度不,在刀背面刀架位置十字加筋增加刀度,小刀盘变形。

(3) 比分析了主的固有率与外部激振率之系,一固有252. 6Hz与油泵和气栗的激振48Hz ~ 60Hz相差很大,不引起主差生共振。


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