1、超精密飛刀切削是實現(xiàn)大口徑高精度 KDP晶體加工的最有效途徑。由于KDP晶體具有軟脆和易潮解的特點，是國際上公認的難加工材料；同時 KDP晶體是慣性約束核聚變項目中實現(xiàn)激光頻率轉換的關鍵光學元件，與國防和核能源有著密切的聯(lián)系，因此發(fā)達國家在用于KDP晶體加工的超精密飛切機床方面對我國實行嚴格的技術封鎖。對于超精密飛切機床，自身的結構、靜態(tài)特性、動態(tài)特性和熱特性都將嚴重影響其加工精度。在影響超精密機床加工精度的誤差中，熱誤差所占的比例高達

2、50％，而內外部熱源引起的機床結構熱變形是熱誤差的主要來源。因此，本文分析了內外部熱源對超精密飛切機床熱誤差的影響規(guī)律，并在此基礎上提出了合理的熱結構優(yōu)化方法，從而有效地改善了超精密飛切機床的熱性能。
　　首先，在超精密飛切機床中，由內部熱源所引起的溫升是一個熱-流-固耦合作用過程，其中涉及了電機的功率損失和主軸內部流體的粘性功率耗散。因此，本文中針對液體靜壓主軸系統(tǒng)，結合有限單元法和有限體積法，提出了有限體積單元法，建立了液體靜

3、壓主軸系統(tǒng)的熱流固耦合模型，從而精確分析了液體靜壓主軸中溫升、油膜厚度和熱變形之間的相互作用關系，并研究了溫升對液體靜壓主軸剛度、承載能力和偏心率的影響。通過有限體積單元法有效地提高了液體靜壓主軸系統(tǒng)溫度場計算的準確性。同時，對于氣體靜壓主軸系統(tǒng)，通過有限體積法分析了全加工過程中的溫升規(guī)律。超精密飛切機床內部熱源分析為機床整體熱分析奠定了良好的基礎。
　　然后，由于機床內部結合面會直接影響整體熱分析的計算精度，本文中結合有限單元法

4、和分形理論提出了有限單元分形法，建立了接觸熱阻的動態(tài)數(shù)學模型。進一步在耦合內部熱源、接觸熱導率、主軸剛度和螺栓預緊力的基礎上建立了超精密飛切機床的綜合有限單元模型，分析了溫升作用下結合面上接觸壓力的動態(tài)變化，并在充分考慮溫升、接觸熱阻和機械結構之間相互作用關系的情況下計算了各個結合面上的接觸熱導率，有效地提高了超精密飛切機床綜合有限單元模型的仿真精度。根據(jù)超精密飛切機床的綜合有限單元模型分析了機床加工過程中的溫升和熱變形，得到了內部熱源

5、對機床熱誤差的影響規(guī)律。
　　其次，基于超精密飛切機床的綜合有限單元模型，進一步研究了外部環(huán)境溫度對機床熱誤差的影響，為外部熱源的溫度控制提供了理論依據(jù)。本文中將外界環(huán)境溫度變化分解成了宏觀變化、波動和局部干擾三部分，通過在有限單元模型中施加斜坡上升、正弦和三角波三種形式的外界環(huán)境溫度變化分析了外界環(huán)境溫度宏觀變化幅值、波動周期和幅值以及局部溫度干擾對機床熱誤差的影響，得到了超精密飛切機床的最佳溫度控制精度。同時，分析了不同進口流

6、體溫度下液體靜壓主軸和氣體靜壓主軸的溫升規(guī)律，并進一步計算了不同進口流體溫度下超精密飛切機床的溫度分布和熱變形，得到了進口流體溫度對機床熱誤差的影響以及超精密飛切機床的最佳進口流體溫度。
　　最后，為了提高超精密飛切機床的加工精度和加工效率，本文中提出了合理的熱結構優(yōu)化方法。針對液體靜壓機床，分析了結合面上接觸熱導率對機床熱誤差的影響，提出了接觸熱導率優(yōu)化方法。通過接觸熱導率優(yōu)化方法得到了液體靜壓機床的最優(yōu)化接觸熱導率分布，有效地