金属铈是一种重要的稀土材料,被广泛应用于工业和民用的多个领域,具有很高的实用价值和研究意义。在一些特殊的应用场合,如精密物理实验等,需要对金属铈进行超精密切削加工,以获得高精度的加工尺寸及高质量的加工表面。但金属铈化学活性强,加工表面极易发生腐蚀而难以保证加工表面的完整性;同时,金属铈还具有丰富的体相结构和多种相变途径,加工时产生的高温高压可能使金属铈产生相变,并伴有体积变化;另外,金属铈是屈服强度和硬度都很低的高塑性材料,加工时表面容易出现非期望的塑性流动。因此,要获得高质量的金属铈加工表面难度很大,尤其是难以控制金属铈加工表面的残余应力。本文将切削仿真和实验研究相结合,研究了金属铈的单点金刚石超精密切削加工表面残余应力及其影响因素,并优化了切削参数,获得了残余应力较小的金属铈加工表面,主要的研究结果如下:(1)由于金属铈的高化学活性,对其进行超精密切削加工时必须严格控制环境气氛,并采取必要的防氧化措施(如在低温煤油中保存);利用单点金刚石刀具可以实现对金属铈的超精密切削加工,表面粗糙度在数十纳米量级,表面相组成无明显变化,也仅在近表层深度有明显的残余应力存在。(2)利用LAMMPS软件仿真了金属铈的单点金刚石切削过程,发现用相同的参数加工金属铈的不同晶面时,残余应力差异较大:当加工(111)晶面时,表面残余应力最小,且分布最均匀;当加工(110)晶面时,表面残余应力最大,分布均匀性很差,有明显的应力集中;当加工(100)晶面时,残余应力大小和分布介于前两者之间。同时,仿真结果表明,表面残余应力随着切深增加而增加,切削线速度的影响不显著。(3)通过改变不同的切削参数对金属铈进行了单点金刚石切削加工实验,发现当切深和进给量增加时,残余应力也随着增加;当主轴转速增加时,残余应力先增加后减小。通过正交实验,发现进给量对表面残余应力的影响最大,其次分别是主轴转速和切削深度。获得了表面残余应力较小的金属铈单点金刚石超精密加工最优的切削参数组合,即主轴转速2000 r/min(对应切削线速度为50.24m/min),切深0.5μm,进给量0.01 mm/r。