3、超精密加工参数对材料加工效果的实验研究

超精密加工参数对材料加工效果的实验研究

一、单点金刚石车削加工PMMA概述

单点金刚石车削（SPDT）常用于生产具有高表面光洁度和形状精度的超精密零件。它在制造各种复杂光学元件方面具有很大的灵活性，这些元件的几何形状包括球形、非球形和自由曲面等，通常由金属和聚合物制成。近年来，由于聚合物具有良好的性能和较轻的重量，在大多数光学应用中逐渐取代了金属。其中，聚碳酸酯（PC）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是两种常用的聚合物，因为它们是用于光学应用的透明塑料材料。PMMA常用于手机摄像头镜头、人工晶状体、光学镜片、镜子、防晒霜和尾灯等。

在SPDT中，可控的加工参数对生产高质量表面纹理的光学元件起着重要作用，这些参数包括刀具几何形状、主轴转速、进给速度和切削深度等。大多数研究集中在平面上，研究人员找到了减少光学元件表面粗糙度和轮廓误差的最佳参数组合。然而，用于实现表面光洁度的优化参数可能无法提供良好的轮廓精度。在SPDT中，几何表面光洁度由主轴转速、进给速度和刀尖半径控制，而轮廓误差则与刀具对准（如偏心）、材料和刀具状况（如磨损）有关。对于球形和非球形光学元件，要保持表面光洁度和轮廓的平衡是一项困难的任务，因为两个滑块需要连续移动，这种移动被称为插值。SPDT配备了先进的计算机辅助制造（CAM）系统（如Diffsys）来生成光学表面，但插值误差会因轮廓上切削点之间的距离而产生，距离越大，误差越大。

本次研究旨在评估使用SPDT生产的深球形PMMA圆盘的表面光洁度（Ra）和轮廓误差（Pt）。考虑了圆形插值和点对点插值对表面的影响，以及主轴转速（n）、进给速度（f）和切削深度（d）等加工参数。通过统计工具，研究人员还将探究最佳参数组合。

二、实验材料与方法