[发明专利]一种生成多层结构型菜单面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能表面加工技术领域，更具体的说，提出一种创新性的摆动进给抛光模式，并建立以理论模型为基础的仿真系统来规划和模拟多层结构型菜单面的生成。

背景技术

本发明技术开发利用机械抛光加工多层结构型菜单面的建模与仿真的方法与装置。目前，针对多层结构型菜单面可能的加工方法主要有光刻技术、纳米压痕、离子束加工、激光蚀刻和电化学处理等方式，但是这些方法局限于特定的加工材料，并且具有加工周期长、操作复杂以及成本高等缺点。因此现有加工技术的各自缺陷使其不能满足日益增高的加工精度的要求。现有抛光技术由于受到各种过程控制参数的影响具有很强的加工不确定性，常被用于表面的处理实现表面光洁度的控制而忽略面形误差的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种生成多层结构型菜单面的方法，解决现有加工技术周期长、操作复杂以及成本高等缺点。

本发明涉及一种利用机械抛光生成多层结构型菜单面的方法，与现有抛光技术不同，所开发的技术是采用抛光过程来生成多层结构型菜单面，并同时保证表面质量。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供一种生成多层结构型菜单面的方法，使用摆动进给抛光模式，利用机械抛光技术结合特定的抛光姿态和轨迹生成多层结构型菜单面。

在本发明提供的生成多层结构型菜单面的方法中，影响多层结构型菜单面的生成的因素包括抛光影响函数，抛光路径和抛光策略。

在本发明提供的生成多层结构型菜单面的方法中，通过改变不同的抛光参数，得到对应指定的影响函数，从而生成各种设计的多层结构型菜单面。

在本发明提供的生成多层结构型菜单面的方法中，影响函数的预测模型是基于接触力学、运动分析理论、统计学理论以及摩擦磨损机理为基础建立的；用来预测抛光过程中抛光影响函数的理论模型为：

其中，MRR(x,y,t)是位置点(x,y)处在抛光时间t内的材料去除量；

N(k_ac,V_c,t,R_p,R_a,σ_z)是参与材料去除的有效磨粒的空间分布，与体积分数V_c、抛光时间t、磨料颗粒半径R_p、抛光布粗糙半径R_a、抛光布粗糙面高度的标准偏差σ_z和有效系数k_ac相关联；

是在抛光过程中单个颗粒的材料去除体积，与压力分布速度分布抛光工件材料特性H_w、锥形颗粒半角β和有效磨损系数η相关联。

在本发明提供的生成多层结构型菜单面的方法中，所述抛光路径为摆动进给抛光模式，所述摆动进给抛光模式是指抛光主轴以抛光头为基点，绕着被加工面法线方向，在设定的进给角度范围内做往复运动

在本发明提供的生成多层结构型菜单面的方法中，所述抛光策略主要包括：光栅式、螺旋式、希尔伯特的路径、皮亚诺的路径、利萨路径、随机路径中的至少一种。

实施本发明，具有如下有益效果：

1、加工处理难加工材料(如钛合金、工具钢等)和脆性材料(如玻璃、陶瓷等)，这些材料难以或者几乎不可能用常规加工方法(如快刀伺服加工)来生成结构型表面；

2、通过调整影响函数和选择适当抛光策略(或其组合)来生成更多类型的结构型或图案型表面；

3、具有亚微米形状精度、纳米及埃米级表面光洁度的超高级表面质量的结构型表面。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1抛光仿真系统的逻辑关系结构示意图；

图2(A)实验测量和(B)模型仿真预测的抛光影响函数的三维拓扑形貌对比；

图3抛光仿真系统通过改变抛光参数模拟仿真得到的不同类型多层结构型菜单面；图3中(A)、(B)、(C)、(D)、(E)分别对应不同工件选取的变量抛光参数；

图4摆动进给机械抛光通过改变抛光参数实际生成的多层结构型菜单面拓扑形貌示意图；图4中(A)、(B)、(C)分别对应不同工件选取的变量抛光参数；

图5(A)抛光仿真系统预测和(B)实验测量多层结构型菜单面的拓扑形貌对比；