阵列微沟槽的场域离散脉冲电解加工技术

针对难加工金属材料表面阵列非贯穿型微沟槽的高效高质量加工难题,提出一种场域离散脉冲电解加工方法,所加工沟槽具有表面质量好、尺寸微小、槽数多、沟槽前后非贯穿的特点。使用绝缘栅栏隔板作为活动掩模板对各微沟槽加工区进行离散,同时遮蔽非加工区,从而实现流场隔离和非加工区电场屏蔽等效果,有效提高沟槽的加工稳定性、精度和一致性。通过设计专用夹具,对影响加工精度的关键因素进行了单因素工艺实验研究,并利用Comsol Multiphysics软件对电解加工的流场和电场进行了仿真分析。仿真和试验结果显示:场域离散加工方法的流场和电场都比传统的掩膜电解加工、电解转印加工好。成功地在1min内加工出9条宽538.76μm,深25.78μm,过切量为19.38μm的阵列微沟槽,证实了该方法的有效性。采用短加工时间、低脉冲电压幅值、高脉冲频率、小脉冲占空比等工艺参数,有利于提高沟槽的加工精度。通过场域离散电解加工技术,可以实现对非贯穿型微沟槽的高效率、高质量、低成本加工。

锯片铣刀V形微刃磨削修整及微沟槽铣削试验研究

针对尺度较大的微沟槽阵列结构加工成本高、效率低的问题,提出数控对磨修整的方法,在三轴加工中心上利用金刚石油石将锯片铣刀刃口区域修整出V形微刃,并使用修整后的锯片铣刀对铝合金材料进行角度120°、深度160μm的微沟槽阵列铣削试验。试验结果表明:修整后的锯片铣刀V形微刃两侧刃口规则整齐,锯片铣刀铣削后的微沟槽角度误差平均值为1.2°,沟槽深度误差为1.5μm,说明对锯片铣刀修整后进行V形微沟槽铣削的加工方法可行。

回转体表面微沟槽阵列化学刻蚀加工

表面具有微沟槽结构的回转体可作为压辊模具应用于滚动压印工艺,实现微结构的快速复制,也可应用于耐磨减摩及编码轮制造等诸多方面。采用基于干膜的化学刻蚀加工技术,以304不锈钢回转体为研究对象,提出了一种通过优选刻蚀液成分及刻蚀温度等参数并添加刻蚀后抛光工艺步骤从而减小微沟槽侧蚀量的方法。研究结果表明,本方法具有成本低、易操作等优点,可以有效地提高微结构的尺寸精度,最终得到的微沟槽平均线宽约60μm且线宽的相对误差低至1.55%。

CBN车刀前刀面微沟槽结构磨削及其对干切削温度的影响

车刀前刀面的微沟槽结构可以改善切削性能,但是,超硬的CBN车刀表面微加工极为困难。因此,提出采用微磨削技术在CBN前刀面加工出深度为54μm的微沟槽结构,可实现钢的干切削。采用金属基的#600金刚石砂轮V形尖端沿着与切削刃成不同夹角方向在CBN车刀的前刀面上加工出微沟槽结构;通过升温试验分析前刀面温度与车刀尖端温度的相关性;对45钢进行干切削试验,研究微沟槽结构特征和切削条件对干切削温度的影响。结果表明,CBN车刀前刀面可被加工出规则和光滑的微沟槽结构。平行微沟槽结构和倾斜微沟槽结构比垂直微沟槽有更快的排热速度,可起到散热作用。前刀面的温度与车刀尖端的温度有极好的相关性,所以它可用于预测干切削的刀尖温度。可以证明,平行微沟槽结构车刀可以比传统平面车刀降低干切削温度约18%。但是,垂直和倾斜微沟槽结构车刀会产生更大的干切削温度,这是因为它们的微沟槽结构改变了切削刃的形状,造成刀具磨损。在较大切除率的干切削中,平行微沟槽结构CBN车刀能够更大幅度地降低刀尖的切削温度,造成非常小的刀具磨损。.