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KDP光学零件超精密车削加工误差的频谱特性与控制
  • ISSN号:1002-2082
  • 期刊名称:《应用光学》
  • 时间:0
  • 分类:TN205[电子电信—物理电子学] TH161.1[机械工程—机械制造及自动化]
  • 作者机构:国防科技大学机电工程与自动化学院超精密加工技术湖南省重点实验室,湖南长沙410073
  • 相关基金:国家自然科学基金(51475466)
作者: 王贵林
中文摘要:

超精密车削技术适于加工KDP(磷酸二氢钾)等频率转换类型的强光光学零件,但车削表面存在明显的加工纹理,导致抗激光损伤阈值降低。以加工表面误差幅值及其频谱分布为对象,分析了KDP光学零件超精密车削的加工特征和误差形态,采用功率谱密度(PSD)评价方法研究了工艺参数与误差频谱的内在关系,结果表明:不同进给速度及主轴转速将使螺旋形刀痕的间距发生变化,进而影响KDP表面误差的频率成分;切削深度虽然对误差频谱影响很小,但会改变PSD的幅值;当主轴转速高于500 r/min、进给速度小于2 mm/min、切削深度小于2 μm时能够加工出rms值优于20 nm的KDP面形。在此基础上,以典型KDP光学零件加工为例,通过超精密补偿车削方法将低频误差的PSD控制在300 nm2·mm以内,中高频误差的PSD控制到国家点火装置(NIF)标准线以下,满足强光系统的工作要求。

英文摘要:

Ultra-precision turning technology is suitable for machining KDP optical elements which are used as frequency conversion unit in high-power laser system, but stripes are easy to come into being in machining process, and this will result in reduction of laser induced damage threshold. Taking magnitude and spectrum distribution of machining errors as researching object, machining features and error morphology of KDP elements are analyzed after ultraprecision turning in this paper, and correlation between error spectrum and machining parameters is studied based on power spectral density (PSD). Results show that feeding rate and spindle speed will change distance between spiral ripples and affect error spectrums of KDP machining surface, cutting depth has hardly any influence on spectrum of errors, but it will change magnitude of PSD. KDP surface can be accurately manufactured with rms value is smaller than 20nm when spindle speed is more than 500r/min, feeding rate is less than 2mm/min and cutting depth is less than 2 μm. According to a typical KDP element, PSD of low frequency errors is controlled within 300 nm2·mm by using ultra-precision compensating turning method, PSD of mid-to-high frequency errors is under “Not-to-Exceed” line applied in national ignition facility, and working requirements for high-power laser system are satisfied on the whole.

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期刊信息
  • 《应用光学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国兵器工业集团公司
  • 主办单位:中国兵工学会 中国兵器工业第二零五研究所
  • 主编:纪明
  • 地址:西安市电子城电子三路西段9号
  • 邮编:710065
  • 邮箱:yygx205@163.com
  • 电话:029-88288172
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-2082
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1171/O4
  • 邮发代号:52-245
  • 获奖情况:
  • 中国科学引文数据库来源期刊,中国学术期刊综合评价数据库来源期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:7309