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KDP ( Potassium Dihydrogen Phosphate，簡稱KH2P04)晶體是一種性能優良的非線性光學材料。具有較高的激光損傷閾值、較寬的透光波段、易于生長大尺寸的單晶體等優點，所以KDP晶體目前是大型固體激光器和強激光武器等現代高科技領域能被用作電光調制器、激光變頻器、光電快速開關等元件的光學晶體材料^[14]。KDP晶體雖具有優良光學性能，但其質軟、脆性高、易潮解、易開裂等一系列不利于光學元件加工的特點，這使得傳統光學元件通常采用的研磨、拋光加工方法不適用于加工KDP晶體，必須采用超精密加工技術。

目前，超精密飛刀切削是KDP晶體等大尺寸、高精度的軟脆光學元件的加工方法^[4]。然而飛刀切削加工的大質量刀盤在高速旋轉時由于小幅振動或偏轉，會影響被加工零部件表面質量，而KDP晶體加
工表ifn對中頻波紋要求十分嚴格-W此，尋找飛刀L刀削加_ 1:中頻波紋的來源并加以抑制對慣忡約束核聚變工程的成功實施j L有屯要的現實意義。對主軸振動問題，國內外學者己經做了大量研究工作。Lee ^[5]和Cheung?對單點金剛石車削加工中心振動進行了全面而深入的分析，他們將k軸工件系統等效為-維肌尼系統，分析了切削參數、材料各向異性等對主軸振動的影響，井述立了表面形貌模擬模型；悅漿銘⁷將主軸系統等效為6個彈簧阻尼的二維系統，發現了主軸不平衡質量以及偏載力矩會導致軸線傾斜的現象;安成輝等^[8:利用剛體運動的歐拉動力學方程分析主軸的運動狀況，發現了主軸振動中存在一個大小約為主軸旋轉頻率1/6的低頻振動信號，并將該頻率信號認為是飛刀切削表面中頻波紋的來源。

所以本文針對KDP晶體超精密加工加工中心的加工穩定性、精度難以保證的問題，以加工中心主軸系統為研究對象，運用三維建模軟件SolidWorks建立了主軸系統模型，應用ANSYS Workbench軟件建立了主軸系統有限兒分析校甩并求解出主軸系統的模態參數，通過LMS錘擊實驗法進丨/?校態試驗予以驗證有限兒建模及模態分析結果的準確性，并對主軸系統的薄弱環節提出優化方案。

1加工中心結構尚介

KDP晶體超精密加工加工中心，如圖1所示，圓弧刃金剛石刀具通過角度調整裝置和刀盤安裝在加工中心主軸t，并以設定好的工作半徑隨著主軸高速旋轉，同時，加工中心主軸沿Z向進給;KDP晶體零件通過真空吸盤和支架固定在工作臺上，工作臺沿X向進給，從而實現高速旋轉的飛刀對KDP晶體零件的切削加工^B]。

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結束語：

由以上對主軸系統進行模態分析、模態試驗，得到以下結論：

(1) 利用SolidWorks軟件對主軸系統進行三維建校，通過AXSYS Wmibem.h有限元分析軟件對主軸系統進行模態分析，后通過實驗模態分析，兩者得出的結果相比較大誤差為4.9%，驗證了有限元分析結果的可靠性，為KDP晶體超精密加工加工中心主軸系統的優化設計以及輕量化研究奠定了基礎。

(2) 主軸系統的一、二階固有頻率接近，主軸系統的大位移發生在刀盤I:刃架Z向位置，三階同有頻率對應振型大位移也發生在刀盤上刀架Z向位置，表明刀盤為主軸系統的薄弱環節。改進方案為：刀盤厚度不變，在刀盤背面刀架位置處加設十字加強筋增加刀盤的剛度，減小刀盤變形。

(3) 對比分析了主軸系統的固有頻率與外部激振頻率之間的關系，一階固有頻率252. 6Hz與油泵和氣栗的激振頻率48Hz ~ 60Hz相差很大，不會引起主軸系統差生共振。

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