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GyCpGP|AZ K+\hv~+@ 表面特征是控制工业产品表面质量的主要内容,它是实际表面上某些典型偏差的综合。超精密加球面质量,主要包括粗糙度、波纹度和面形精度,三者是根据表面测量的空间尺度和频率不同来划分的。一个复杂的表面轮廓可分为3类空间频率成分:表面的低频分量(面形)、高频分量(表面粗糙度)、介于此二者之间的中频分量(波纹度)。
(}:xs,Ax 因为零件的表面质量是影响其使用性能的最重要因素。对于光学表面而言,面形误差反映光线经表面后走向的准确性,波纹度和粗糙度则与表面散射有关,特别地,波纹度与小角散射有关。对于成像系统,小角散射会产生像散,使像面模糊,降低系统的分辨率;对于反射系统,波纹度反映了表面的不均匀程度,它会造成镜面反射及散射不均,这在某些应用中是至关重要的。
QKO(8D 6+ 在超精密车削中,很多因素都对表面加工质量有影响。如刀具的几何参数、主轴回转精度、溜板运动精
6PH*]#PfoD 度、自振与隔振、系统稳定性等。这些因素自身具有一定规律性,这些有规律的影响因素以其固有的规则对表面加工质量产生影响。为了实现超精密车削必须对切削用量进行优选,因而需要预测将要获得的表面粗糙度。通过对表面粗糙度影响因素分析模型理论的研究,可进一步进行机床、单元部件、刀具、切削机理和切削工艺的研究。
>O _ 2.1分析模型与理论
e#('`vGB 纳米级超精密切削一般指切削深度为0.1—5nm、Ra≤10nm的超精密切削过程。在此切削状态下,刀具和被切件的切削参数特征是原子、分子尺度。因此,纳米级超精密切削过程的研究涉及到材料组成的非均匀系统的能量转换、结构变化、分子动力学和热力学过程,以及在非线性状态下的机械加工过程。
UO wNcY 2.1.1 分子动力学模型
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._I`E 分子动力学仿真的基本原理是建立一个粒子系统对所研究的微观现象进行仿真,系统中各分子间的相互作用根据量子力学来确定。分子动力学仿真的核心问题是计算相关粒子的力学性能,其基本假设如T:(1) 所有粒子的运动都遵循经典牛顿力学规律;(2)粒子之间的相互作用满足叠加原理。分子动力学模型如图1
0#JBz\ 所示。
kD>vQ? KkY22_{ac pr"flRQr# 图1分子动力学模型
1<83MO; $W]bw#NH 对于粒子数为n的物理系统,其力学描述的哈密顿形式可以写为
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