3、机械加工参数对材料加工效果的实验研究

机械加工参数对材料加工效果的实验研究

1. 单点金刚石车削（SPDT）加工聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）

1.1 引言

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，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。在所有聚合物中，聚碳酸酯（PC）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是两种常用的材料，因为它们是用于光学应用的透明塑料材料。PMMA 通常用于手机相机镜头、人工晶状体（IOL）、光学镜片、镜子、防晒霜和尾灯等。可控的加工参数在生产高质量表面纹理的光学元件中起着重要作用，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。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，而轮廓误差则是由于刀具对准（如偏心）、材料和刀具状态（如磨损）引起的。对于球形和非球形光学元件，由于两个滑块连续移动，要保持表面光洁度和轮廓的平衡是一项困难的任务。两个机床滑块切割轮廓的运动称为插补。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。插补误差是由于轮廓上切割点之间的距离引起的，距离越大，误差越大。

本研究旨在评估使用 SPDT 加工深球形 PMMA 圆盘的表面光洁度（Ra）和轮廓误差（Pt）。考虑了圆形插补和点对点插补对表面的影响，以及主轴转速（n）、进给速度（f）和切削深度（d）等加工参数。此外，通过使用统计工具