微型曲面薄壁件微细铣削参数与工艺试验研究
具有高展弦比的微型曲面薄壁件加工难度大,加工过程中极易产生变形与毛刺。为获得高质量的微型曲面薄壁件,以四分之一薄壁圆弧特征为例,通过正交试验研究了铣削参数对各评价指标的影响规律并进行了铣削策略分析。试验结果表明,对表面粗糙度Ra、尺寸误差△w和毛刺宽度h影响最大的铣削参数分别为主轴转速n、每齿进给量fz和轴向切深ap;工艺优化研究表明,采用变轴向切深与顺逆混合的铣削方式更有利于减小毛刺宽度和尺寸误差,获得更好的零件表面质量;同时,优化后的走刀路径能够减小垂直于薄壁侧面的切削力所导致的变形。该研究对于微型曲面薄壁件的高质量加工具有较高的参考意义。
微细铣削表面形貌模型及工艺参数影响研究
针对微细铣削表面形貌的各种影响因素,基于机床系统动态特性,建立了微细铣削表面形貌模型。采用响应耦合法得到铣刀的动态特性函数,并结合铣削力模型计算铣刀的动态挠度,将铣刀挠度引入微细铣削轨迹方程。设计了以主轴转速、进给速度、径向切削深度和铣削方式为主要影响因素的正交试验。通过实验结果和仿真模型分析了微细铣削对表面形貌的影响因素。分析结果表明,主轴转速、进给速度、径向切削深度和铣削方式是影响微细铣削表面形貌的最重要因素。
带三维结构的惯性MEMS器件的微细铣削加工
将微细铣削技术应用到了带三维微结构的惯性MEMS器件的加工中.该类惯性MEMS器件由高弹性合金制作,特征尺寸在10μm~200μm,加工精度要求在±1μm,而且对加工残余应力有较高要求.利用自行研制的三轴联动微小型精密铣床,在研究了微径铣刀的悬伸量、径向切深、每齿进给量等切削参数对切削力影响的基础上,提出了最佳切削参数,成功实现了该器件的加工,并采用微桥法对其弹性模量和残余应力进行了测量.
高速精密直线电机微铣削系统的动态性能研究
在微铣削加工过程中,实现位置的快速和精确定位是保证微细切削加工质量的前提条件。为了验证微铣削系统的高精度和高加减速特性,对直线电机进行了动态性能测试。针对直线电机驱动器在位置、速度及转矩等控制模式的不同特征,分别在3种模式下进行了在线伺服参数调整和PID优化,建立伺服参数调整模型,提高机床动态响应性能。采用正交实验的方法,分别在微动和宏动情况下,对比分析了3种控制模式对微铣削系统的不同影响,根据其不同的动态响应能力,选择适合微铣削机床直线电机伺服系统的控制模式。位置模式下,直线电机驱动平台实现了在给定加速度30m/s^2,速度200mm/s下,定位误差在1μ之内。
微细加工中的微型铣床、微刀具磨损及切削力的实验研究
由于微机电系统(MicroEleetroMechanicalSystem,MEMS)在微小零件加工中存在不足,微细铣削加工作为一项补充技术正在日益受到人们的重视。介绍了研制的微型精密三轴联动立式铣床(300mm×300mm×290mm)的系统构成,开发了中文控制软件并集成了视频采集系统,此设备在薄膜型工件(膜厚65μm)的微槽加工中取得了满意的效果(膜厚方向上材料去除率90.7%,成品率大于80%)。对微径端铣刀进行了力学特性分析,并通过刀具磨损试验分析了微径硬质合金TiAlN涂层及非涂层铣刀的磨损机理。最后通过槽铣硬铝2A12的试验研究了切削用量(主轴转速、背吃刀量和每齿进给量)对微细铣削力的影响,为微细铣削切削机理的深人研究奠定了基础。
基于PC的开放式数控系统微铣削伺服控制的研究
随着科学技术的发展及制造技术的进步,人们开始致力于开发开放式数控系统,用户可以自定义开放式界面,配置所需功能,大大提高数控系统的模块化、可重拇}生与可扩充性。笔者在微铣削机床试验平台上,开发了NC嵌入PC类型的数控系统,建立整个伺服系统的模型,通过调整和优化伺服控制,改善了直线电机动态性能,研究了数控伺服系统的控制精度,以进一步提高微铣削加工的精度。
微细铣削时积屑瘤现象的研究
针对微细铣削实验时的积屑瘤现象,在分析其成因的基础上,研究了切削用量、切削液、刀具几何参数、刀具表面粗糙度及工件材料硬度等因素对积屑瘤的影响机制;分析了积屑瘤的产生对加工工件精度、切削力及切削振动的影响;提出了在微细铣削过程中抑制积屑瘤生成的主要方法。
微沟槽顶部毛刺宽度微细切削试验研究
毛刺的存在影响工件的加工精度及加工效率。文章以毛刺宽度作为分析指标,采用正交试验对微细铣削过程中的关键因素(轴向切深、每齿进给量、主轴转速、径向切深)进行优化参数研究。分析结果表明:最优铣削参数组合是主轴转速为78000min-1,轴向切深为78μm,每齿进给量为1.5μm/z,径向切深为390μm;关键影响因素对毛刺尺寸影响的程度由大到小依次是主轴转速、轴向切深、每齿进给量和径向切深。由于参数优化铣削的微沟槽的顶边缘仍然存在尺寸较大的毛刺,文中采用后处理加工方法进行修正,结果表明能够进一步明显减小毛刺。
微型薄壁件的微细铣削机理与工艺研究
文章针对微型薄壁的高精密微细铣削加工,展开加工机理与工艺的研究。通过构建微细铣削的有限元模型与微细铣削50μm厚度薄壁件的试验,揭示大切深与小切深时每齿进给量和轴向切深对薄壁特征尺寸误差的影响关系。结果表明,随着每齿进给量的增加,铣削力与尺寸误差都呈上升趋势。随着轴向切深的增加,铣削力增大,但薄壁特征的尺寸误差反而减小。表明了宏观薄壁特征切削中所提出的小切深多次走刀这种工艺路线在微小型薄壁特征的微细铣削中并不适合,主要原因是微型薄壁特征的几何尺度与微细铣削装备的精度更加接近,多次往复走刀引起的定位误差使薄壁尺寸误差变大。因此,大切深小进给可以在保证效率的前提下减小薄壁尺寸误差,更加适合微细铣削微小型薄壁特征。
微细铣削温度场的建模与仿真
微细铣削具有加工零件型面复杂、生产效率高、成本低、材料种类多等优点,成为一种重要的微纳制造使能技术,广泛用于生物医疗、航空航天、能源动力和电子通信等领域。铣削过程中,切削热、切削温度将影响加工质量、刀具耐用度。文中使用有限元法建立微铣削热-力模型,研究微细铣削过程中切削热和温度场的分布,对降低刀具磨损、提高表面加工质量具有重要的意义。