基于圆弧刀补偿加工的平面调制切削技术研究

针对尖刀加工的平面调制微结构表面质量差以及尖刀顶部尖角易磨损的现象,本文系统分析了尖刀在加工平面调制结构时轮廓误差的形成机理,发现了尖刀加工调制表面的轮廓误差大且存在难以补偿的特性,调制结构的轮廓误差与刀尖宽度成正比,与调制的周幅比值(λ/a)成反比.为此,本文提出了采用圆弧刀具结合刀具半径补偿方法以降低平面调制样品轮廓误差的技术方案.实验结果表明,采用圆弧刀结合刀具补偿方法对平面调制结构的轮廓精度提升具有显著作用,相比于尖刀切削,圆弧刀补偿加工的一维调制样品获得了更高的表面质量和轮廓精度.针对幅值a=4μm,周期λ=60μm的平面调制样品,采用圆弧刀补偿加工方案,调制样品的表面粗糙度Ra值由59.66 nm降至21 nm,轮廓误差精度提高了约20%.

微切削力对快点火Au锥丝靶成型的影响

为解决快点火分解物理研究中锥丝靶的整体成型问题,基于超精密车削技术,提出了制备无缝、无胶锥丝靶的方法。通过建立的Au丝超精密切削成型过程中的微切削力模型,研究了相关工艺条件下微切削力对锥丝靶成型的影响。采用有限元分析方法和实验验证手段研究多种参数Au丝的切削变形问题,获得了微切削力条件下Au丝的变形规律。研究结果表明:微切削力对丝径10μm附近锥丝靶的成型影响较大,对丝径更大的锥丝靶则无明显影响。

半导体硼柱形微靶电火花加工技术

在惯性约束聚变研究中,硼的柱形微靶可作为黑腔填充材料。本文通过电火花铣削加工技术,采用含碳较高的电介质,利用导电性能较好的钨钢作电极材料,实现了半导体硼柱形微靶加工。通过奥林巴斯测量显微镜对硼柱直径进行了测量,测量结果表明,硼柱的直径加工精度可控制在小于±10μm。采用扫描电镜对形貌进行了分析,结果表明,加工前后硼的表面形貌未改变。通过能谱分析了硼柱表面的导电层成分及通过X射线能谱(XPS)分析了碳元素价态,结果表明,电火花铣削加工过程中,由于电介质分解生成游离态的碳及电极材料熔融后沉积在硼表面,形成辅助导电层,通过对辅助导电层加工,产生的瞬时高温使硼熔融气化,从而实现对半导体硼的加工。

ICF微靶数字化制造设计与实现

惯性约束聚变(ICF)微靶(靶丸)是惯性约束聚变物理设计思想的直接体现,其制备过程有着非常明显的特点:精确度要求高;工件尺度小且跨度大;面向的材料范围广;靶型多,批量小,且数量多;结构形状复杂且多种多样;传统方式制备工艺繁琐且制备周期长。利用先进信息技术建立完备的数字化微靶制备能力,解决关键工艺数据流程和精确度控制技术问题,是提高微靶质量和效率的重要手段。本文通过描述数字化靶制备系统的设计目标和思想,重点阐述了系统的制造过程和体系结构设计、技术特点、实现方法以及实施和部署方式,并在此基础上,展示了系统成功实施后的部分运行效果与良好的应用前景。

靶精密微加工技术

空腔是惯性约束聚变（ICF）研究中间接驱动靶的主要靶零件之一。在空腔制备工艺过程中，有两个步骤尤为重要。一个是芯轴的加工质量，因为芯轴的质量限制了腔靶所能达到的质量上限；另一个是镀金芯轴的二次装夹。本年度在这两个方面进行了改进。研究了进给量、主轴转速和背吃刀量等主要切削参数对芯轴表面粗糙度的影响。

强激光加载下金属材料微喷回收诊断

金属材料在冲击载荷下的动态响应在许多民用工程、航空航天等领域都有重要的应用背景.而金属材料在冲击载荷下的微喷形成过程,包括微射流、碎裂以及微层裂的物理过程的研究中尚存在许多空白.介绍了国内首次在神光Ⅲ原型激光装置上开展的金属材料微喷回收实验,实现了激光加载下低密度泡沫材料对微喷颗粒的回收,对回收样品进行了X光CT分析,通过图像重建,获得了回收微喷颗粒的三维图像,以及颗粒不同形态分布、颗粒尺寸、颗粒质量等定量结果.

锥壳靶自动精密微装配系统

为解决多尺度、多形状的锥壳靶精密装配问题,研制了一套具有微米级定位精度的多操作手精密微装配系统.该系统具有3个多自由度操作手,能够针对不同形状、不同材质的零件进行拾取、装配.在显微视觉景深较小及装配空间光照有限的条件下,采用提升小波算法获得清晰的零件与操作手图像并进行相应图像的识别检测,实现了位置的闭环控制.通过3路显微视觉实现靶零件的在线测量,直线测量不确定度小于2μm,角度测量不确定度小于0.01?.装配实验结果表明,该系统能够保证微球中心与锥轴线的偏差小于5μm,微球中心与柱腔中心偏差小于10μm,与手动装配相比大大提高了装配精度.