[發(fā)明專利]一種利用李薩茹圖形軌跡運(yùn)動加工微通道結(jié)構(gòu)的方法

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• 申請日: 2023-03-14
• 公開（公告）號: CN116275217A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛勃;卞嘉偉;楊春梅;吳哲
• 申請（專利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23C3/00
• 分類號: B23C3/00;B23Q15/013
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 郭瑩瑩

一種利用李薩茹圖形軌跡運(yùn)動加工微通道結(jié)構(gòu)的方法，屬于微結(jié)構(gòu)加工技術(shù)領(lǐng)域，基于李薩茹圖形設(shè)計(jì)單點(diǎn)刀具的微銑削加工軌跡，只通過一次刀具加工進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)同時(shí)對微型通道的兩側(cè)進(jìn)行逆銑加工，從而獲得光滑的微型通道結(jié)構(gòu)，并提高加工效率。包括以下步驟：S1.構(gòu)建基于李薩茹圖形的銑削軌跡；S2.切削厚度和切削角度準(zhǔn)確的相關(guān)計(jì)算；S3.微銑削加工前的準(zhǔn)備；S4.微通道結(jié)構(gòu)的加工；S5.微通道結(jié)構(gòu)的檢測及評價(jià)。在單點(diǎn)金剛石刀具軌跡加工技術(shù)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明通過設(shè)計(jì)李薩茹圖形的形狀，使得刀具在一次進(jìn)給加工中，都以逆銑的方式對通道的兩側(cè)側(cè)壁進(jìn)行加工，保證兩個(gè)側(cè)面的表面質(zhì)量相同，提高了加工效率，可適應(yīng)更為廣泛的尺寸的微通道的加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微結(jié)構(gòu)加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用李薩茹圖形軌跡運(yùn)動加工微通道結(jié)構(gòu)的方法。

背景技術(shù)

微納結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、軍事、通信等領(lǐng)域，例如利用微納結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)仿生功能(結(jié)構(gòu)色、超疏水、增反增透、大視場角等)，以及通過微型加工制造醫(yī)學(xué)模具等。在微納結(jié)構(gòu)的加工制造中，微銑削加工因具有較高的加工靈活性，而被廣泛地應(yīng)用到三維復(fù)雜零件以及表面微納結(jié)構(gòu)的加工制造中。然而，由于受銑刀尺寸的影響，對于尺度在100μm以下的微納結(jié)構(gòu)，微銑削在存在加工尺寸受限的問題。近些年來，通過模仿銑削過程，采用單點(diǎn)刀具軌跡運(yùn)動加工的工藝方法不斷地被研究人員所關(guān)注，通過將加工尺寸由刀具尺寸影響為主轉(zhuǎn)化為由軌跡運(yùn)動尺寸影響為主，這種加工方法逐漸彌補(bǔ)了微銑削在幾十微米到幾微米這一尺度范圍內(nèi)的加工瓶頸。通常單點(diǎn)刀具的軌跡運(yùn)動由兩軸壓電驅(qū)動器各軸的獨(dú)立運(yùn)動合成獲得，因此，刀具運(yùn)動軌跡的形狀并不局限于規(guī)則的圓周，從而可以設(shè)置的更加靈活。由于這種工藝方法還較為新穎，使得目前的研究還不夠深入，例如，復(fù)雜軌跡導(dǎo)致的切削參數(shù)變化對加工的影響還不明晰。故利用軌跡可靈活控制的特點(diǎn)，開展相關(guān)的工藝優(yōu)化研究，可實(shí)現(xiàn)對微結(jié)構(gòu)加工質(zhì)量的提高起到促進(jìn)作用。

微銑削加工十幾微米寬的微型通道結(jié)構(gòu)時(shí)，由于順銑和逆銑的切屑厚度變化不同，導(dǎo)致順銑側(cè)毛刺生成嚴(yán)重的問題。現(xiàn)有的加工方法為了達(dá)到對微型通道的低毛刺加工，常通過修改加工軌跡進(jìn)行多次進(jìn)給加工，進(jìn)而使得加工工步較多，通道寬度尺寸增大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述問題，進(jìn)而提供一種利用李薩茹圖形軌跡運(yùn)動加工微通道結(jié)構(gòu)的方法，基于李薩茹圖形設(shè)計(jì)單點(diǎn)刀具的微銑削加工軌跡，只通過一次刀具加工進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)同時(shí)對微型通道的兩側(cè)進(jìn)行逆銑加工，從而獲得光滑的微型通道結(jié)構(gòu)，并提高加工效率。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種利用李薩茹圖形軌跡運(yùn)動加工微通道結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟：

S1.構(gòu)建基于李薩茹圖形的銑削軌跡；

S2.切削厚度和切削角度準(zhǔn)確的相關(guān)計(jì)算；

S3.微銑削加工前的準(zhǔn)備；

S4.微通道結(jié)構(gòu)的加工；

S5.微通道結(jié)構(gòu)的檢測及評價(jià)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

在單點(diǎn)金剛石刀具軌跡加工技術(shù)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出了一種基于李薩茹圖形軌跡加工微通道結(jié)構(gòu)的方法，通過設(shè)計(jì)李薩茹圖形的形狀，使得刀具在一次進(jìn)給加工中，都以逆銑的方式對通道的兩側(cè)側(cè)壁進(jìn)行加工，保證兩個(gè)側(cè)面的表面質(zhì)量相同，提高了加工效率，可適應(yīng)更為廣泛的尺寸的微通道的加工。

附圖說明

圖1是本發(fā)明微銑削加工裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明三棱錐探針針尖加工的圓周軌跡示意圖；

圖3是本發(fā)明不同相位差、不同頻率比的李薩茹圖形；

圖4是本發(fā)明三棱錐探針參與切削的兩條刃的切削軌跡示意圖；

圖5是本發(fā)明基于李薩茹圖形的三棱錐探針運(yùn)動軌跡示意圖；