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~ o5h}OU" PmDar<m 表面特征是控制工業(yè)產(chǎn)品表面質(zhì)量的主要內(nèi)容，它是實(shí)際表面上某些典型偏差的綜合。超精密加球面質(zhì)量，主要包括粗糙度、波紋度和面形精度，三者是根據(jù)表面測量的空間尺度和頻率不同來劃分的。一個復(fù)雜的表面輪廓可分為3類空間頻率成分：表面的低頻分量(面形)、高頻分量(表面粗糙度)、介于此二者之間的中頻分量(波紋度)。
KYFkO~N 因?yàn)榱慵谋砻尜|(zhì)量是影響其使用性能的最重要因素。對于光學(xué)表面而言，面形誤差反映光線經(jīng)表面后走向的準(zhǔn)確性，波紋度和粗糙度則與表面散射有關(guān)，特別地，波紋度與小角散射有關(guān)。對于成像系統(tǒng)，小角散射會產(chǎn)生像散，使像面模糊，降低系統(tǒng)的分辨率；對于反射系統(tǒng)，波紋度反映了表面的不均勻程度，它會造成鏡面反射及散射不均，這在某些應(yīng)用中是至關(guān)重要的。
yMf["A vG 在超精密車削中，很多因素都對表面加工質(zhì)量有影響。如刀具的幾何參數(shù)、主軸回轉(zhuǎn)精度、溜板運(yùn)動精
yy\d<-X~ 度、自振與隔振、系統(tǒng)穩(wěn)定性等。這些因素自身具有一定規(guī)律性，這些有規(guī)律的影響因素以其固有的規(guī)則對表面加工質(zhì)量產(chǎn)生影響。為了實(shí)現(xiàn)超精密車削必須對切削用量進(jìn)行優(yōu)選，因而需要預(yù)測將要獲得的表面粗糙度。通過對表面粗糙度影響因素分析模型理論的研究，可進(jìn)一步進(jìn)行機(jī)床、單元部件、刀具、切削機(jī)理和切削工藝的研究。
J_XbtCmt 2．1分析模型與理論
R=HcSRTkA 納米級超精密切削一般指切削深度為0.1—5nm、Ra≤10nm的超精密切削過程。在此切削狀態(tài)下，刀具和被切件的切削參數(shù)特征是原子、分子尺度。因此，納米級超精密切削過程的研究涉及到材料組成的非均勻系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換、結(jié)構(gòu)變化、分子動力學(xué)和熱力學(xué)過程，以及在非線性狀態(tài)下的機(jī)械加工過程。
jt ",\%j 2．1．1 分子動力學(xué)模型
N,` <:' 分子動力學(xué)仿真的基本原理是建立一個粒子系統(tǒng)對所研究的微觀現(xiàn)象進(jìn)行仿真，系統(tǒng)中各分子間的相互作用根據(jù)量子力學(xué)來確定。分子動力學(xué)仿真的核心問題是計(jì)算相關(guān)粒子的力學(xué)性能，其基本假設(shè)如T：(1) 所有粒子的運(yùn)動都遵循經(jīng)典牛頓力學(xué)規(guī)律；(2)粒子之間的相互作用滿足疊加原理。分子動力學(xué)模型如圖1
>@^j9 {\ 所示。
~Q 1%DV. 
[0n&?<< }-M% $ ~` 圖1分子動力學(xué)模型
T <ekDhlr $ZE"o`=7 對于粒子數(shù)為n的物理系統(tǒng)，其力學(xué)描述的哈密頓形式可以寫為
z^9df( t` A5wqm 
Gt?ckMB I*8_5?)g< 哈密頓函數(shù)量為
HL Dg_ On8 (8.|q6Nww 
5,W DmhJ
p:^;A/D 式(1)—(3)中，qi、Pi分別為第i個粒子的廣義坐標(biāo)和動量，mi為該粒子的質(zhì)量，U為系統(tǒng)的總勢能函數(shù)。該系統(tǒng)力學(xué)描述的牛頓方程形式為
]i:O+t/U qL68/7:A 
,u< aKae w1|YR 式(4)、(5)中，F(xiàn)i是第i個粒子所受到的合力；ri是該粒子的位置坐標(biāo)。
Hk ;) l3oB 在分子動力學(xué)仿真中，勢函數(shù)的選擇非常重要，它決定了計(jì)算工作量和計(jì)算模型與真實(shí)系統(tǒng)的近似程
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