[發明專利]微納結構加工機床及微納結構加工方法

有效

• 申請號: 201711203204.5
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108145179B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 張國慶;朱志偉;伍曉宇;黃鵬
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: B23B5/00
• 分類號: B23B5/00;B23B1/00;B23B21/00;B06B1/06
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

本發明提供一種微納結構加工機床，包括：可沿機床X軸方向移動的刀座，刀座上設有軸線垂直機床X軸方向的轉動軸，轉動軸端部裝設有刀具；與刀座相對設置且可沿機床Z軸方向移動的工件架；固定于工件架上的振動裝置，振動裝置包括基臺、第一柔性振動體、第二柔性振動體、工件平臺和驅動第一柔性振動體和第二柔性振動體振動的振動部，第一柔性振動體連接基臺和工件平臺且振動傳感方向為機床X軸方向，第二柔性振動體連接基臺和工件平臺且振動傳感方向為機床Z軸方向，第一柔性振動體和第二柔性振動體分別位于工件平臺相鄰兩側，工件平臺未連接有第一柔性振動體和第二柔性振動體的一側與刀具相對設置。本發明還提供兩種微納結構加工方法。

技術領域

本發明涉及微納結構加工領域，特別涉及一種微納結構加工機床及微納結構加工方法。

背景技術

在目前的工程技術領域中，越來越多的工作人員采用微納結構表面來實現防污、減阻、防菌等工程技術難題。但由于微納結構表面自身的復雜性和加工制造過程的高精度、高效率要求，使得微納結構表面的應用擴展受到了許多限制。

目前，人們大多采用超精密加工技術對微納結構表面進行加工，主要通過快刀伺服技術與主切削運動的配合來實現。但該方法的加工過程中存在著沿工件徑向進給過程中相對車削線速度持續變化、伺服振動切削系統動態響應能力不足、微納結構表面切削柔性差以及諸多因素影響下微納結構形貌偏離等一系列問題，嚴重制約著多層次微納結構表面的高效加工制造。

發明內容

本發明的目的在于提供一種微納結構加工機床，用于加工微納結構，實現多層次微納結構表面的高效加工制造。

本發明還提供一種微納結構加工方法。

本發明所述微納結構加工機床，用于加工微納結構，包括：

刀座，所述刀座可沿機床X軸方向移動，所述刀座上設有軸線垂直機床X軸方向的轉動軸，所述轉動軸端部裝設有刀架和設于刀架上的刀具，所述刀具偏離所述轉動軸的中心設置；

工件架，所述工件架與所述刀座相對設置，并且可沿機床Z軸方向移動；

振動裝置，所述振動裝置固定于所述工件架上，所述振動裝置包括基臺、第一柔性振動體、第二柔性振動體、工件平臺和驅動第一柔性振動體和第二柔性振動體振動的振動部，所述第一柔性振動體連接所述基臺和工件平臺且第一柔性振動體的振動傳感方向為機床X軸方向，所述第二柔性振動體連接所述基臺和工件平臺且第二柔性振動體的振動傳感方向為機床Z軸方向，所述第一柔性振動體和第二柔性振動體分別位于所述工件平臺相鄰兩側，所述工件平臺未連接有第一柔性振動體和第二柔性振動體的一側與所述刀具相對設置。

其中，所述振動部包括第一振動器和第二振動器；所述第一振動器連接所述基臺和所述第一柔性振動體，所述第一振動器驅動所述工件平臺沿機床X軸方向振動；所述第二振動器連接所述基臺和所述第二柔性振動體，所述第二振動器驅動所述工件平臺沿機床Z軸方向振動。

其中，所述第一柔性振動體和第二柔性振動體為平行四邊形的柔性鉸鏈結構。

其中，所述基臺設有矩形缺口及兩個與所述缺口連通的通槽，所述工件平臺位于所述缺口內且與所述缺口內壁間隔設置，所述振動器連接于通槽內，所述第一柔性振動體和第二柔性振動體分別連接工件平臺兩個相鄰的側邊。

其中，所述第一振動器和第二振動器為壓電陶瓷驅動器。

其中，所述刀架包括底盤和刀具固定部，所述固定部可拆卸地裝于底盤上，所述底盤裝于所述轉動軸的端部，所述刀具設于固定部上朝向工件的待加工表面。

其中，所述基臺、第一柔性振動體、第二柔性振動體和工件平臺采用彈性材料一體成型。

本發明所述微納結構加工方法，用于切削多層次微納結構，所述方法包括：