[发明专利]异形截面微织构槽的加工方法及系统

说明书

本发明提供一种异形截面微织构槽的加工方法及系统，其中的方法包括：基于刀具的预设目标运行轨迹，确定与目标运行轨迹相对应的刀具控制信号；基于刀具控制信号控制刀具进行振动；其中，刀具的名义切削方向与刀具的振动平面存在切削夹角；根据刀具的振动轨迹及所述切削夹角，完成对异形截面微织构槽的加工。利用上述发明能够用于致密微结构和复杂微结构的制造加工。

技术领域

本发明涉及微结构加工技术领域，更为具体地，涉及一种异形截面微织构槽的加工方法及系统。

背景技术

随着社会的进步及发展，具有复杂表面微结构的结构件在多个领域得到了广泛应用，如：光学、太阳能、生物技术、自清洁、先进制造等领域，而表面微结构制造技术是这些领域研究及应用的一个基础。

目前，常用的表面微结构制造方法主要有：光刻加工、激光加工、聚焦离子束加工、电子束加工、放电加工、金刚石加工等等和电火花加工等等。各种加工方式各具优缺点，应用于不同的场合，例如光刻、聚焦离子束加工有利于制备高宽比和直侧壁的高致密微纳米结构，但是其去除率低、耗时高，不适于几百微米高大结构的加工；激光加工的加工效率虽然高，但是受限于聚焦光斑的大小，很难制造出纳米级的微细结构，并且激光加工得到的加工表面质量较差。此外，放电加工只适用于导电材料的加工，微磨削技术受限于砂轮尖端半径，难以用于致密微结构及复杂微细结构的制造效。

可知，现有的微结构加工方案，率较低，适用范围受限，且不能实现特定异形截面形状的微织构的加工。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种异形截面微织构槽的加工方法及系统，以解决现有加工方式存在的效率低、使用范围小，不适用于异形、复杂、致密的微织构加工等问题。

本发明提供的异形截面微织构槽的加工方法，包括：基于刀具的预设目标运行轨迹，确定与目标运行轨迹相对应的刀具控制信号；基于刀具控制信号控制刀具进行振动；其中，刀具的名义切削方向与刀具的振动平面存在切削夹角；根据刀具的振动轨迹及切削夹角，完成对异形截面微织构槽的加工。

此外，优选的技术方案是，当名义切削方向与刀具的振动平面相垂直时，异形截面微织构槽的截面形状与刀具的目标运动轨迹相一致。

此外，优选的技术方案是，刀具的后角大于刀具的名义切入角以及侧向切入角。

此外，优选的技术方案是，基于刀具的预设目标运行轨迹，确定与目标运行轨迹相对应的刀具控制信号的过程包括：对预设刀具目标运行轨迹进行分解，获取两个相互正交方向上的子振动轨迹；分别对两个子振动轨迹进行傅里叶级数展开处理，并获取展开后的两个子振动信号；对两个子振动信号进行过滤及转换处理，获取与两个子振动信号分别对应的两个控制信号，作为刀具控制信号。

此外，优选的技术方案是，对两个子振动信号进行过滤及转换处理，获取与两个子振动信号分别对应的两个控制信号的过程包括：对两个子振动信号进行高频过滤处理；对高频过滤处理后的子振动信号进行转换处理，以获取与高频过滤处理后的子振动信号相对应的控制信号。

此外，优选的技术方案是，刀具目标运行轨迹包括椭圆形轨迹、三角形轨迹和矩形轨迹；其中，当刀具目标运行轨迹为正三角形轨迹时，两个方向上的子振动轨迹包括位于X轴方向上的三角波振动信号以及位于Y轴方向上的梯形波振动信号。

此外，优选的技术方案是，子振动轨迹包括X轴方向上的第一谐波信号和Y轴方向上的第二谐波信号；其中，

第一谐波信号的表达公式为：

第二谐波信号的表达公式为：

其中，f表示频率，t表示时间、表示X轴相位，Ax表示X轴幅值，n表示谐波次数，AY表示y轴幅值，表示Y轴相位。