非回转对称微结构金刚石切削技术研究

【摘要】： 近年来,非回转对称微结构表面的应用范围越来越广泛,无论在现代国防科技领域还是在普通工业领域的需求都越来越紧迫。非回转对称微结构,作为微结构表面其中的一类,相对于其他微结构有着更为复杂的面形结构,这类零件无法使用传统的切削加工方法进行加工。快速刀架伺服加工技术具有高频率响应、高定位精度等特点,使其成为非回转对称微结构加工的一种有效方法。而对于线性V槽微结构和由多条线性V槽相交形成的微结构阵列等非回转对称微结构,飞刀切削加工技术又具有其他金刚石加工方法无法比拟的优势。 本文针对典型的非回转对称微结构,分析研究了快速刀架伺服加工和飞刀切削加工两种加工技术。首先分析了快速刀架伺服加工和飞刀切削加工技术对金刚石刀具的要求,提出了刀具几何参数设计原则,并结合典型微结构特征尺寸,设计了金刚石刀具,并对刃磨好的刀具进行了检测。 其次,依据快速刀架伺服加工的特点,规划了加工过程中的刀具轨迹,提出了两种轨迹生成方式:等角度法和等弧长法,并在此基础上完成了快速刀架伺服加工非回转对称微结构的切削实验。此外,根据飞刀切削加工原理,分析了刀具安装与对正的重要性,以及各个切削参数的选择,进行了飞刀切削加工实验,并对实验结果进行了讨论。 最后,分析了各种表面表征和评价方法的优缺点,据此提出应用功率谱密度(PSD)进行微结构表面评价的原因,并应用PSD对试验加工的微结构表面进行了评价。