[发明专利]一种低频振动耦合轴向进给飞切加工两级结构阵列的方法

权利要求书

1.一种低频振动耦合轴向进给飞切加工两级结构阵列的方法，其特征在于：基于数控机床和低频振动台的加工装置，包括平面飞切加工工艺和两级结构阵列加工工艺，具体步骤如下：

步骤一，工件装夹在低频振动台上，设定低频振动台的基准高度、切削深度、X向进给速度和Z向进给量，启动刀盘主轴，使飞刀旋转，对工件的表面进行超精密表面切平加工，保障工件表面的粗糙度在10nm以内；

步骤二，将得到平面飞切加工过的工件装夹在低频振动台上，在工件表面进行第二级结构的加工，切换刀具，将飞刀换成尖刀，重新设定工件的高度、切削深度和Z向进给速率，启动刀盘主轴使尖刀高速旋转并沿Z向进给，完成一列第二级结构的沟槽阵列；

步骤三，在得到第二级结构的工件表面上进行第一级结构的加工，切换刀具，将尖刀换成圆弧刀，设定低频振动台的零点偏离量、名义切削深度和Z向进给量，启动刀盘主轴使尖刀高速旋转并沿Z向进给，同时启动低频振动台，使工件在垂直于工件表面的Y向上按照设定振动波形低频率振动，单次Z向进给程序完成后，第一级结构叠加在第二级结构上，工件表面便形成了一列两级结构阵列。

2.根据权利要求1所述的低频振动耦合轴向进给飞切加工两级结构阵列的方法，其特征在于：所述步骤一中所述X向进给速度为300mm/min，所述Z向进给量为10μm，飞刀转速为3000r/min。

3.根据权利要求1所述的低频振动耦合轴向进给飞切加工两级结构阵列的方法，其特征在于：所述飞刀为刀尖半径为2-20mm的圆弧刀具。

4.根据权利要求1所述的低频振动耦合轴向进给飞切加工两级结构阵列的方法，其特征在于：所述尖刀为90度尖刀、梯形刀、方形刀、三角形刀或弧形刀，所述步骤三中圆弧刀的刀尖半径为1mm。

5.根据权利要求1所述的低频振动耦合轴向进给飞切加工两级结构阵列的方法，其特征在于：所述步骤二中所述Z向进给速度为1-12mm/min，切削深度为10μm，步骤三中的所述Z向进给速度5-12mm/min，名义切削深度为5μm。

6.根据权利要求1所述的低频振动耦合轴向进给飞切加工两级结构阵列的方法，其特征在于：所述低频振动台低频振动的频率小于10Hz，振幅为5μm，改变所述低频振动台低频振动的频率能够改变所述第一级结构的大小。

7.根据权利要求1所述的低频振动耦合轴向进给飞切加工两级结构阵列的方法，其特征在于：所述步骤三中所述振动波形为简谐波、三角波或者锯齿波中的一种，改变所述振动波形能够改变所述第一级结构的形状。

8.根据权利要求1所述的低频振动耦合轴向进给飞切加工两级结构阵列的方法，其特征在于：所述步骤二中的所述尖刀和所述步骤三中的所述圆弧刀均为单点金刚石刀具，且所述尖刀和所述圆弧刀的切削轨迹均为弧线形。

9.根据权利要求1所述的低频振动耦合轴向进给飞切加工两级结构阵列的方法，其特征在于：所述步骤二中还包括，通过编制数控机床的程序，控制尖刀的运行轨迹，单次Z向进给完成后所述尖刀沿X向进给，所述尖刀再Z向进给完成下一列第二级结构的沟槽阵列，重复上述操作过程，完成多列沟槽并排而成的第二级结构阵列，即第二级结构阵列平面加工完成；

所述步骤三中还包括，通过编制数控机床的程序，控制圆弧刀的运行轨迹，在单次Z向进给完成后，即完成一列两级结构阵列的加工，将所述圆弧刀沿X向进给，所述圆弧刀再Z向进给完成下一列第一级结构沟槽，使下一列第二级结构也变成两级结构，重复上述操作过程，就能完成两级结构阵列的平面加工。