[发明专利]椭圆振动辅助微V型槽分层切削的加工方法

说明书

本发明公开了一种椭圆振动辅助微V型槽分层切削的加工方法，属于数控加工领域。首先根据工件进给方向和椭圆振动轨迹方向相对原则，根据刀具椭圆轨迹上最低点的运动方向，确定平移工件进给方向；根据配置的V型槽特征，对现有刀具进行修改，以满足目标微V型槽的特征；根据加工材料的相对可加工性等级和精度要求，采用均匀分层切削方式，设计一种分层椭圆振动辅助切削加工的方法，并对加工轨迹进行规划；建立微V型槽的表面形貌特征模型，根据V型槽表面粗糙度的影响因素，对加工参数进一步的修改，加工出满足要求的微V型槽减阻织构。本发明具有加工成本低、基准面适应性广等优点，在数控机床等平台上可以直接进行精密加工。

技术领域

本发明属于数控加工领域，特别是涉及到微V型槽减阻织构的高质量、低成本的加工方法。

背景技术

仿生研究表明，微V型槽微织构具有减阻、降噪、自清洁等许多优秀的性能，在机械制造、光学仪器、生物医学、航空航天等领域具有广阔的应用前景，实现V型槽的精密加工可以极大地提高产品的性能。目前发展出了激光表面织构技术、椭圆振动切削等技术，但是由于微织构尺寸小、精度要求高、形式多样等特点，这些技术存在着加工周期漫长、加工适应性差，难以大规模加工应用等问题，因此发展一种加工成本低、适应性广的微织构加工方法十分重要。分层切削在降低平均切削力、提高刀具寿命和抑制V型槽槽沿毛刺和缺陷产生等方面具有很大优势，因此，本发明以微V型槽减阻织构为目标，提出了一种基于椭圆振动辅助微V型槽分层切削的加工方法。

专利(CN104264133A)通过激光诱导技术，在内燃机活塞环摩擦表面加工出包含V型槽的多种微织构，但这种方法存在加工周期长、加工效率低等问题。专利(CN104228054A)通过利用UV-LIGA技术加工出具有鲨鱼皮微沟槽的镍模具，然后将模具弯曲固定在滚压机滚轮表面，通过压印原理，在工件表面大面积压印复制出鲨鱼皮微沟槽织构，利用此种方法虽然加工效率高，但是一种模具只能加工一种固定分布和形态的织构，种类单一，且工件材料必须是易变形的聚合物片材，限制较大；专利(CN101879685A)发明了一种复合超声椭圆振动切削装置，通过压电陶瓷产生的压电效应，将输入的电能转化为机械能，实现了鲨鱼皮结沟槽的加工，极大地提高了三维微结构表面形貌的加工精度，适合于制造仿鲨鱼皮结构蒙皮，但是该装置的缺陷是装置的振动输出不稳定，难以长时间切削加工；此外，在涉及到椭圆振动技术中多数专利都集中在微小微织构的一次性成型，在分层切削微织构方面的研究较少。

因此，为了克服现有加工方式中存在的不足之处，解决微织构加工中存在的基准面适应性差、加工周期长等问题，本文基于椭圆振动辅助切削技术，设计一种均匀分层切削的加工方式，根据椭圆振动辅助切削轨迹和加工材料的相对可加工性等级及加工精度要求，确定合适的分层层数，得到椭圆振动辅助分层切削加工轨迹，进行V型槽的加工。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种椭圆振动辅助微V型槽减阻织构分层切削的加工方法，可以解决V型槽织构加工中存在的成本高、加工适应性差等问题。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

1、一种分层椭圆振动辅助切削微V型沟槽的加工方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)基于椭圆振动轨迹的方向和工件进给方向相对性原则，采用刀具作椭圆运动,工件作平移进给运动的运动关系,并确定工件的进给方向；

基于椭圆振动轨迹的方向和工件进给方向相对性原则，首先应根据刀具椭圆运动轨迹方向为顺时针或逆时针，得到刀具在椭圆轨迹上最低点的运动方向；其次，工件的平移进给方向应与刀具在椭圆最低点的运动方向相反，便可确定工件的平移进给方向；

(2)根据待加工等截面V型槽的形状特征，对现有的刀具进行修改，设计与制造合适的用于加工V型槽的刀具；