[發明專利]橢圓振動輔助微V型槽分層切削的加工方法

有效

• 申請號: 201810101511.0
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108274055B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 張臣;侯磊
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23C3/34
• 分類號: B23C3/34
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種橢圓振動輔助微V型槽分層切削的加工方法，屬于數控加工領域。首先根據工件進給方向和橢圓振動軌跡方向相對原則，根據刀具橢圓軌跡上最低點的運動方向，確定平移工件進給方向；根據配置的V型槽特征，對現有刀具進行修改，以滿足目標微V型槽的特征；根據加工材料的相對可加工性等級和精度要求，采用均勻分層切削方式，設計一種分層橢圓振動輔助切削加工的方法，并對加工軌跡進行規劃；建立微V型槽的表面形貌特征模型，根據V型槽表面粗糙度的影響因素，對加工參數進一步的修改，加工出滿足要求的微V型槽減阻織構。本發明具有加工成本低、基準面適應性廣等優點，在數控機床等平臺上可以直接進行精密加工。

技術領域

本發明屬于數控加工領域，特別是涉及到微V型槽減阻織構的高質量、低成本的加工方法。

背景技術

仿生研究表明，微V型槽微織構具有減阻、降噪、自清潔等許多優秀的性能，在機械制造、光學儀器、生物醫學、航空航天等領域具有廣闊的應用前景，實現V型槽的精密加工可以極大地提高產品的性能。目前發展出了激光表面織構技術、橢圓振動切削等技術，但是由于微織構尺寸小、精度要求高、形式多樣等特點，這些技術存在著加工周期漫長、加工適應性差，難以大規模加工應用等問題，因此發展一種加工成本低、適應性廣的微織構加工方法十分重要。分層切削在降低平均切削力、提高刀具壽命和抑制V型槽槽沿毛刺和缺陷產生等方面具有很大優勢，因此，本發明以微V型槽減阻織構為目標，提出了一種基于橢圓振動輔助微V型槽分層切削的加工方法。

專利(CN104264133A)通過激光誘導技術，在內燃機活塞環摩擦表面加工出包含V型槽的多種微織構，但這種方法存在加工周期長、加工效率低等問題。專利(CN104228054A)通過利用UV-LIGA技術加工出具有鯊魚皮微溝槽的鎳模具，然后將模具彎曲固定在滾壓機滾輪表面，通過壓印原理，在工件表面大面積壓印復制出鯊魚皮微溝槽織構，利用此種方法雖然加工效率高，但是一種模具只能加工一種固定分布和形態的織構，種類單一，且工件材料必須是易變形的聚合物片材，限制較大；專利(CN101879685A)發明了一種復合超聲橢圓振動切削裝置，通過壓電陶瓷產生的壓電效應，將輸入的電能轉化為機械能，實現了鯊魚皮結溝槽的加工，極大地提高了三維微結構表面形貌的加工精度，適合于制造仿鯊魚皮結構蒙皮，但是該裝置的缺陷是裝置的振動輸出不穩定，難以長時間切削加工；此外，在涉及到橢圓振動技術中多數專利都集中在微小微織構的一次性成型，在分層切削微織構方面的研究較少。

因此，為了克服現有加工方式中存在的不足之處，解決微織構加工中存在的基準面適應性差、加工周期長等問題，本文基于橢圓振動輔助切削技術，設計一種均勻分層切削的加工方式，根據橢圓振動輔助切削軌跡和加工材料的相對可加工性等級及加工精度要求，確定合適的分層層數，得到橢圓振動輔助分層切削加工軌跡，進行V型槽的加工。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種橢圓振動輔助微V型槽減阻織構分層切削的加工方法，可以解決V型槽織構加工中存在的成本高、加工適應性差等問題。

為了達到上述目的，本發明的解決方案是：

1、一種分層橢圓振動輔助切削微V型溝槽的加工方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)基于橢圓振動軌跡的方向和工件進給方向相對性原則，采用刀具作橢圓運動,工件作平移進給運動的運動關系,并確定工件的進給方向；

基于橢圓振動軌跡的方向和工件進給方向相對性原則，首先應根據刀具橢圓運動軌跡方向為順時針或逆時針，得到刀具在橢圓軌跡上最低點的運動方向；其次，工件的平移進給方向應與刀具在橢圓最低點的運動方向相反，便可確定工件的平移進給方向；

(2)根據待加工等截面V型槽的形狀特征，對現有的刀具進行修改，設計與制造合適的用于加工V型槽的刀具；