[发明专利]一种使用微粒刀进行微加工的切削工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用微粒刀实现微加工的切削工艺。

背景技术

随着工程技术的发展，各行各业对微型零件(特征尺寸在微米级到毫米级)的需求日益迫切，其结构形状的特异化、零件材料的多样化、尺寸与表面质量的高精度化成为微型零件和微型装置及其加工设备的显著特征，对其使用功能、材料特性、结构形状、可靠性等方面的要求也越来越高。微型零件的制造技术作为先进制造技术的重要发展方向和多学科交叉的科技研究前沿，备受关注。

目前，微型零件的制造工艺主要分为三类：材料去除制造工艺、增材制造工艺和变形制造工艺。材料去除制造工艺包括以激光、电火花、超声波、高能束等为手段的特种制造工艺和由各类微切削机床完成的微切削加工工艺；增材制造工艺包括各类沉积制造工艺、快速成型和微组装制造工艺等；变形制造工艺包括微挤压、喷射铸造、滑移冲压和微卷曲制造工艺等。在这些制造工艺中，微切削加工工艺由于高效、加工材料的适应性强等特点，具有不可替代的优势。

常用的微切削加工工艺主要有微车削加工工艺和微铣削加工工艺等，这些切削工艺由于受到切削刀具的尺寸和几何形状的限制，在进行微切削加工时存在着诸多困难，尤其对于纳米级的加工更是难以实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种工艺简单且容易实现的使用微粒刀进行微加工的切削工艺。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种使用微粒刀进行微加工的切削工艺，其特征在于：该切削工艺中所使用的微粒刀包括有刀本体和刀头，所述刀头设计成一个凸尖形状，它外凸地设置于所述刀本体的外表面上，所述刀头的几何尺寸为10nm～1mm，所述的刀本体内还设置有能使所述的刀头始终朝下偏转的配重块；并且，所述微粒刀的外径与一环形流的内径相适配，所述环形流由一底部带有喷射口的微射流喷头形成，该微射流喷头内具有与提供喷射液体的液压装置的出液管路相连通的喷射腔；还配置有切削工艺所需的视觉放大系统；所述的切削工艺具体包含如下步骤：

①先将待加工工件固定在位于所述微射流喷头下方的工作台上；

②将所述微粒刀放置于所述的待加工件上；

③调节所述液压装置，将所述环形流的压力、速度、流量以及所述微射流喷头至加工面之间的距离分别调节至与待加工件相适配的所需数值上；

④接着，开启所述的视觉放大系统；

⑤在上述视觉放大系统的导引下，移动所述微射流喷头，直至所述微射流喷头的喷射口对准所述微粒刀；

⑥开启所述液压装置中的阀门，所述微射流喷头中喷出环形流，所述的微粒刀位于该环形流内，并被该环形流所捕获；

⑦移动所述微射流喷头，使所述微粒刀移动到待加工件的待加工位置，并找正待切削部位；

⑧控制所述工作台与微粒刀之间的相对直线移动，使待加工工件与微粒刀之间按设计要求的轨迹进行运动，刀头朝下的上述微粒刀切削待加工件，直至完成预定形状的加工。

作为优选，在上述第⑧步骤中，所述的工作台按需进行直线移动，而所述的微射流喷头和所捕获的微粒刀固定不动。

作为另一优选，在上述第⑧步骤中，所述的工作台固定不动，而所述的微射流喷头和所捕获的微粒刀按需进行直线移动。

作为再一优选，在上述第⑧步骤中，所述的工作台和微射流喷头同时按需进行沿相反方向的直线移动。

为了能够形成稳定的环形流，并同时方便加工和安装，作为优选，所述的微射流喷头包括有喷座和喷嘴，所述喷座开设有沿轴向贯穿的通孔，所述喷嘴连接于所述喷座的底部，所述喷嘴在对应所述通孔的位置开设有多个沿周向呈环形分布的喷射小孔，该多个喷射小孔形成了所述的喷射口。

作为优选，所述的切削工艺也可以采用如下的步骤实现：该切削工艺中所使用的微粒刀包括有刀本体和刀头，所述刀头设计成一个凸尖形状，它外凸地设置于所述刀本体的外表面上，所述刀头的几何尺寸为10nm～1mm；并且，所述微粒刀的外径与一环形流的内径相适配，所述环形流由一底部带有喷射口的微射流喷头形成，该微射流喷头内具有与提供喷射液体的液压装置的出液管路相连接的喷射腔；还配置有切削工艺所需的视觉放大系统；所述的切削工艺具体包含如下步骤：

①先将待加工工件固定在位于所述微射流喷头下方的工作台上；

②将所述微粒刀放置于所述的待加工件上；

③调节所述液压装置，将所述环形流的压力、速度、流量以及所述微射流喷头至加工面之间的距离分别调节至与待加工件相适配的所需数值上；

④接着，开启所述的视觉放大系统；