微细铣削加工表面形貌的分形特征

微细铣削加工表面形貌特征的评价与表征对微细切削加工表面的形成机理、加工表面的形成与工艺参数之间的关系等的研究有重要意义。应用分形几何理论,采用盒计数法对微细铣削加工表面形貌进行研究。结果表明:微细铣削表面具有明显的分形特征,其盒计数维数在1.32～1.42之间,说明其加工表面形貌比较复杂,同时证明加工表面轮廓的分形维数D与表面粗糙度Ra没有相关性,进而可以从分形维数D与表面粗糙度Ra两方面对微细铣削加工表面形貌特征进行综合评价。

三维微细电解铣削加工的实时控制与检测

为了实现三维微细电解铣削加工过程的实时监测,建立了基于Labwindows/CVI软件平台的控制与检测系统。对该系统所采用的三维轨迹生成及控制策略,数据采集及抗干扰算法,加工时间误差补偿算法等进行了研究。首先,根据微细电解铣削加工的特点,分析了加工控制与检测系统的需求。接着,搭建了高精度的三维微细铣削加工实验硬件平台。然后,利用虚拟仪器平台建立了基于分层铣削加工方式的三维轨迹进给控制模块,并对刀具轨迹的优化进行了讨论。最后,介绍了数据采集及反馈控制模块以及实时控制的时间补偿函数。基于上述控制与检测系统,实验并成功加工出了单层尺寸为15μm×55μm×15μm的三层阶梯结构,结果表明,本系统可以满足微细电解铣削加工的高精度、快响应、稳定可靠等要求。

弹性材料微小方孔的微细电解铣削加工技术研究

高强度、高硬度弹性材料3J21微小方孔是航空、仪器仪表、模具等行业中常用的结构且加工困难。分析了难加工金属材料微小结构常用的加工方法,阐述了微细电解铣削加工的原理和实验系统,在研究微细圆柱电极在线制备基础上,利用回形单一加工、折线粗加工结合回形精加工2种方案进行了难加工材料3J21微小方孔的微细电解分层铣削加工研究,加工得到具有较高精度的微小方孔。研究表明,直流电源折线粗加工结合纳秒脉冲电源回形精加工方法所加工的微小方孔菱角分明、结构规整,具有较高的加工精度和表面质量,且无加工变质层和残余应力,是实现高弹性材料3J21微小结构加工成形的一种理想方法。

高弹性合金材料的微细电解铣削加工技术研究

高弹性合金材料微小型零/部件在航空航天、精密仪器等领域的使用越来越广泛。针对传统方法加工高弹性合金材料微小型零件比较困难的问题,利用纳秒脉冲电源微细电解铣削加工技术对其进行了研究。介绍了微细电解铣削加工技术的原理和实验装置;研究了微细工具电极的在线制备方法和主要工艺参数对微细电解铣削加工精度的影响;并进行了两种典型微小结构的综合加工实例验证。研究表明,利用纳秒脉冲电源微细电解铣削加工技术可以加工出具有良好质量的高弹性材料微小结构。

微细电火花铣削加工轨迹优化研究

影响微细电火花铣削加工电极运动轨迹规划的因素有工具电极和工件之间的放电间隙、轨迹重叠率、分层厚度和电极扫描速度。通过试验对这些因素进行研究,得出合理轨迹规划的依据,并利用试验结果进行型腔加工试验验证。结果表明:通过规划轨迹重叠不仅能减小加工面的残切凸起、分层厚度和电极扫描速度间的相互影响,还存在理想的电极扫描速度,使每层的蚀除深度等于分层厚度,以此可显著提高型腔加工的表面质量和精度。

微细电解铣削加工技术研究进展及展望

微细电解铣削加工技术具有工具电极无损耗、加工柔性高、与工件材料硬度无关等特点,在金属微结构器件制造领域展现出极具诱惑力的应用前景。通过综合国内外文献资料,按照不同的电解液供给方式介绍微细电解铣削加工技术的研究进展,分析微细电解铣削加工相关技术研究中存在的不足,并展望该领域的未来发展趋势。

三维微结构微细电火花和电解组合加工实验研究

提出一种微三维结构的微细电火花和微细电化学组合加工工艺,利用三维伺服扫描微细电火花加工快速去除三维型腔材料和微细电解铣削加工形成高精度和高质量三维型腔轮廓表面的互补优势,实现三维微结构的高效率和高精度加工。该组合加工工艺可在同一台微细电加工装置上进行。以在四方体型腔内形成设计尺寸为400μm×400μm×180μm四棱柱结构的加工为例,实验加工出尺寸为410μm×406μm×181μm的四棱柱结构,加工材料的去除速度分别为微细电火花加工31 182μm3/s,微细电解加工11 017μm3/s,得到了加工效率和加工精度的优化组合。

微齿轮轴的微细电火花加工

采用微细电火花铣削与微细电火花线切割组合加工复杂微小零件。以带轴的微小齿轮为例,在分析其结构特点及微细电加工特性的基础上,规划了微小齿轮轴的组合电加工工艺流程,分析了组合加工中的精度和效率,实现了节圆直径为350μm的微小齿轮轴的制造。

羰基铁-环氧树脂基吸波材料疏水结构的制备及性能研究

目的改善羰基铁–环氧树脂基电磁波吸收材料在海洋环境中的耐腐蚀性和电磁波吸收性能。方法将皮秒激光加工与微细铣削技术相结合,在羰基铁–环氧树脂复合材料表面制备复合疏水微结构,采用单因素实验分别考察了栅格间距为30、20μm时皮秒激光加工功率、扫描速度、扫描次数对所制备表面结构接触角的影响规律,采用扫描电子显微镜对激光加工后的结构形貌进行分析,筛选出疏水性能较好的激光加工参数;选用不同直径的微细铣刀对所筛选的激光参数加工后的表面进行微细铣削,得到复合疏水结构,并采用共聚焦显微镜和光学显微镜观察复合结构的形貌,根据复合结构的疏水性能和加工效率,筛选合适的微细铣刀直径。通过耐腐蚀性能测试对比未处理试样、仅经过皮秒激光加工后试样、仅经过微细铣削加工后试样及复合加工后试样在质量分数为5%的NaCl溶液中的耐腐蚀能力,采用矢量网络分析仪对比各结构的电磁波吸收能力。结果当激光加工的栅格间距为20μm,激光功率为3.5 W,激光扫描速度为1000 mm/s,扫描次数为5时,所得到的表面微结构静态水接触角达到143°;在该表面上使用直径200μm的微细铣刀得到的复合结构接触角达到137.5°,且加工效率较高。实验结果表明,仅经过皮秒激光加工和复合加工均能改善材料的耐腐蚀性能,使材料在NaCl(5%)溶液中浸泡5 d也无明显腐蚀痕迹,还能减少材料表面羰基铁的流失,延长材料的使用寿命。此外,复合结构对改善材料吸波性能的效果较好,可将吸波材料的最大反射损耗从–36.5 dB提升至–45.2 dB。结论通过皮秒激光加工和微细铣削组合加工在羰基铁–环氧树脂基吸波材料表面制备的复合疏水结构可以改善其在海洋环境中的耐腐蚀性,并提升其电磁波吸收能力。