[發(fā)明專利]一種生成多層結構型菜單面的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610160645.0
• 申請日: 2016-03-21
• 公開（公告）號: CN107220391A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 曹中臣;張志輝;何麗婷;賴錦棠
• 申請（專利權）人: 香港理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F17/15
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司44217
• 代理人: 郭偉剛

技術領域

本發(fā)明涉及功能表面加工技術領域，更具體的說，提出一種創(chuàng)新性的擺動進給拋光模式，并建立以理論模型為基礎的仿真系統(tǒng)來規(guī)劃和模擬多層結構型菜單面的生成。

背景技術

本發(fā)明技術開發(fā)利用機械拋光加工多層結構型菜單面的建模與仿真的方法與裝置。目前，針對多層結構型菜單面可能的加工方法主要有光刻技術、納米壓痕、離子束加工、激光蝕刻和電化學處理等方式，但是這些方法局限于特定的加工材料，并且具有加工周期長、操作復雜以及成本高等缺點。因此現(xiàn)有加工技術的各自缺陷使其不能滿足日益增高的加工精度的要求。現(xiàn)有拋光技術由于受到各種過程控制參數(shù)的影響具有很強的加工不確定性，常被用于表面的處理實現(xiàn)表面光潔度的控制而忽略面形誤差的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種生成多層結構型菜單面的方法，解決現(xiàn)有加工技術周期長、操作復雜以及成本高等缺點。

本發(fā)明涉及一種利用機械拋光生成多層結構型菜單面的方法，與現(xiàn)有拋光技術不同，所開發(fā)的技術是采用拋光過程來生成多層結構型菜單面，并同時保證表面質量。

本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案為：提供一種生成多層結構型菜單面的方法，使用擺動進給拋光模式，利用機械拋光技術結合特定的拋光姿態(tài)和軌跡生成多層結構型菜單面。

在本發(fā)明提供的生成多層結構型菜單面的方法中，影響多層結構型菜單面的生成的因素包括拋光影響函數(shù)，拋光路徑和拋光策略。

在本發(fā)明提供的生成多層結構型菜單面的方法中，通過改變不同的拋光參數(shù)，得到對應指定的影響函數(shù)，從而生成各種設計的多層結構型菜單面。

在本發(fā)明提供的生成多層結構型菜單面的方法中，影響函數(shù)的預測模型是基于接觸力學、運動分析理論、統(tǒng)計學理論以及摩擦磨損機理為基礎建立的；用來預測拋光過程中拋光影響函數(shù)的理論模型為：

其中，MRR(x,y,t)是位置點(x,y)處在拋光時間t內(nèi)的材料去除量；

N(k_ac,V_c,t,R_p,R_a,σ_z)是參與材料去除的有效磨粒的空間分布，與體積分數(shù)V_c、拋光時間t、磨料顆粒半徑R_p、拋光布粗糙半徑R_a、拋光布粗糙面高度的標準偏差σ_z和有效系數(shù)k_ac相關聯(lián)；

是在拋光過程中單個顆粒的材料去除體積，與壓力分布速度分布拋光工件材料特性H_w、錐形顆粒半角β和有效磨損系數(shù)η相關聯(lián)。

在本發(fā)明提供的生成多層結構型菜單面的方法中，所述拋光路徑為擺動進給拋光模式，所述擺動進給拋光模式是指拋光主軸以拋光頭為基點，繞著被加工面法線方向，在設定的進給角度范圍內(nèi)做往復運動

在本發(fā)明提供的生成多層結構型菜單面的方法中，所述拋光策略主要包括：光柵式、螺旋式、希爾伯特的路徑、皮亞諾的路徑、利薩路徑、隨機路徑中的至少一種。

實施本發(fā)明，具有如下有益效果：

1、加工處理難加工材料(如鈦合金、工具鋼等)和脆性材料(如玻璃、陶瓷等)，這些材料難以或者幾乎不可能用常規(guī)加工方法(如快刀伺服加工)來生成結構型表面；

2、通過調整影響函數(shù)和選擇適當拋光策略(或其組合)來生成更多類型的結構型或圖案型表面；

3、具有亞微米形狀精度、納米及埃米級表面光潔度的超高級表面質量的結構型表面。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1拋光仿真系統(tǒng)的邏輯關系結構示意圖；

圖2(A)實驗測量和(B)模型仿真預測的拋光影響函數(shù)的三維拓撲形貌對比；

圖3拋光仿真系統(tǒng)通過改變拋光參數(shù)模擬仿真得到的不同類型多層結構型菜單面；圖3中(A)、(B)、(C)、(D)、(E)分別對應不同工件選取的變量拋光參數(shù)；

圖4擺動進給機械拋光通過改變拋光參數(shù)實際生成的多層結構型菜單面拓撲形貌示意圖；圖4中(A)、(B)、(C)分別對應不同工件選取的變量拋光參數(shù)；

圖5(A)拋光仿真系統(tǒng)預測和(B)實驗測量多層結構型菜單面的拓撲形貌對比；