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KDP晶体单点金刚石切削表面微观形貌的二维小波分析

作　者: 于翔
导　师: 陈明君
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: KDP晶体三维表面微观形貌二维小波多尺度分析
分类号: TG506.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

在惯性约束聚变固体激光驱动器、强激光武器及核武器等关键设备所需的众多光学元器件中,KDP晶体作为一种优质的非线性材料,被广泛地应用于激光和非线性光学领域。超精密金刚石单点切削是获高质量KDP晶体表面的主要加工方式,为了能使KDP晶体光学元件表面达到惯性约束核聚变等激光装置对其表面粗糙度小于5nm的基本要求,研究加工因素与表面微观形貌的关系,对提高超精密金刚石单点车削KDP晶体表面质量具有重要的意义。由于金刚石单点切削的特殊方式,刀具与KDP晶体间的振动复映于加工的KDP晶体表面,所以金刚石单点切削KDP晶体的微观形貌能提供了极有价值的表面信息。本文首先分析了在超精密金刚石单点切削KDP晶体表面的加工过程中形成其微观形貌的影响因素,并结合小波分析基本理论,建立了二维小波多尺度分析机械加工表面的理论模型。通过建立的二维小波多尺度分析加工表面的理论模型,对从原子力显微镜(AFM)检测的在金刚石单点切削方法加工的KDP光学晶体表面的三维表面微观形貌进行多尺度分析,分离出包含不同频率的三维表面。最后,在超精密机床上对KDP晶体进行了金刚石单点切削实验,测量了切削过程中的切削力和振动信号,并用原子力显微镜(AFM)和白光干涉仪(CCI)对工件表面进行检测,处理实验数据,通过频谱分析寻找加工工艺或参数与各层三维形貌的对应关系,验证加工因素与表面微观形貌的相互联系。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题研究的目的和背景意义  8-9
  1.2 国内外表面分析方法的研究现状  9-13
    1.2.1 三维表征参数  10-11
    1.2.2 小波方法  11-13
  1.3 单点金刚石切削加工技术  13-15
  1.4 课题的研究内容  15-16
第2章 KDP 晶体表面微观形貌小波分析模型建立  16-26
  2.1 金刚石单点切削 KDP晶体表面微观形貌分析  16-19
    2.1.1 KDP晶体的材料特性影响  17
    2.1.2 金刚石刀具与KDP 晶体间的振动因素  17-18
    2.1.3 其他加工影响因素  18-19
  2.2 小波变换  19-21
    2.2.1 一维小波  19-20
    2.2.2 二维小波  20-21
  2.3 小波基选择  21-22
  2.4 多尺度小波分解及Mallat 算法  22-23
  2.5 小波重构  23-24
  2.6 本章小结  24-26
第3章 KDP 晶体表面微观形貌信号2D 小波分解  26-36
  3.1 金刚石单点切削 KDP表面微观形貌信号的提取  26-27
  3.2 二维小波分析  27-35
    3.2.1 二维小波程序设计  28-29
    3.2.2 滤除 KDP晶体材料高频信息  29-30
    3.2.3 提取主要频率信息  30-32
    3.2.4 小波分析结果  32-35
  3.3 本章小结  35-36
第4章 KDP 晶体超精密切削表面试验研究  36-48
  4.1 试验条件  36-38
    4.1.1 超精密车削试验环境及条件  36-38
  4.2 试验结果分析  38-47
    4.2.1 处理CCI 数据  38-43
    4.2.2 处理AFM 数据  43-47
  4.3 本章小结  47-48
结论  48-50
参考文献  50-55
致谢  55

KDP晶体单点金刚石切削表面微观形貌的二维小波分析

内容摘要

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