申请/专利权人：清华大学

申请日：2023-01-31

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN116021229B

主分类号：B23P9/00

分类号：B23P9/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2023.05.16#实质审查的生效;2023.04.28#公开

摘要：本发明公开了一种金属表面高深宽比柱状微纳织构的高效加工装置和方法，金属表面高深宽比柱状微纳织构的高效加工装置包括：基座；转接件，转接件具有三个连接肢；振动块，振动块上连接有三个挠性铰链；三个压电堆栈，第一压电堆栈的轴向垂直于第二压电堆栈的轴向且垂直于第三压电堆栈的轴向；刀具，刀具安装在振动块上，刀具适于在第一压电堆栈和第二压电堆栈的驱动下进行椭圆轨迹运动。根据本发明实施例的金属表面高深宽比柱状微纳织构的高效加工装置，具有加工效率高、成本低、加工效果好、无污染等优点。

主权项：1.一种金属表面柱状微纳织构加工方法，其特征在于，利用金属表面高深宽比柱状微纳织构的高效加工装置，所述金属表面高深宽比柱状微纳织构的高效加工装置包括：基座；转接件，所述转接件安装在所述基座上，所述转接件具有三个连接肢，三个所述连接肢分别为第一连接肢、第二连接肢和第三连接肢；振动块，所述振动块为立方体状，所述振动块上连接有三个挠性铰链，三个所述挠性铰链分别为第一挠性铰链、第二挠性铰链和第三挠性铰链，所述第一挠性铰链、所述第二挠性铰链和所述第三挠性铰链分别连接在所述振动块不相对的三个表面上；三个压电堆栈，所述三个压电堆栈分别为第一压电堆栈、第二压电堆栈和第三压电堆栈，所述第一压电堆栈分别与所述第一连接肢和所述第一挠性铰链相连，所述第二压电堆栈分别与所述第二连接肢和所述第二挠性铰链相连，所述第三压电堆栈分别与所述第三连接肢和所述第三挠性铰链相连，所述第一压电堆栈的轴向垂直于所述第二压电堆栈的轴向且垂直于所述第三压电堆栈的轴向；刀具，所述刀具安装在所述振动块上且位于所述第一挠性铰链相对的表面与所述第二挠性铰链相对的表面的连接处，所述刀具适于在所述第一压电堆栈和所述第二压电堆栈的驱动下进行椭圆轨迹运动，每个所述挠性铰链包括连接段和挠性段，所述连接段与压电堆栈相连且所述挠性段与所述振动块相连，所述挠性段上设有沿所述挠性段周向延伸的挠性环槽，每个所述挠性段设有两个轴向相互垂直的挠性孔且两个所述挠性孔的轴向均垂直于所在挠性铰链长度方向，所述金属表面柱状微纳织构加工方法利用刀具前刀面将切屑拱出，与刀具加工出的凹坑一起组成微柱织构，所述金属表面柱状微纳织构加工方法包括以下步骤：S1、根据所要加工的微纳织构的深度和在进给方向上的间隔计算每个所述压电堆栈的输入信号的振幅、每两个所述压电堆栈的输入信号的相位差、所述金属表面高深宽比柱状微纳织构的高效加工装置与待加工零件在进给方向上的相对运动速度和所述刀具与所述待加工零件之间的夹角；S2、按照获得的每个所述压电堆栈的输入信号的振幅、每两个所述压电堆栈的输入信号的相位差、所述金属表面高深宽比柱状微纳织构的高效加工装置与待加工零件在进给方向上的相对运动速度和所述刀具与所述待加工零件之间的夹角对所述待加工零件进行加工，三维振动切削加工柱状微织构的过程中，刀具运动轨迹是由沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向振动耦合组成，假设刀具的刀尖为坐标系原点O，刀具沿Z轴方向进给运动，所构建的刀具振动轨迹方程为： 式中：X为切削方向的振动振幅，单位为μm；Y为切深方向的振动振幅，单位为μm；Z为进给方向的振幅，单位为μm；f为振动频率，单位为Hz；，，为初始相位差，单位为弧度；t为时间，单位为s；为Z轴方向的进给速度，单位是mms。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 清华大学 金属表面高深宽比柱状微纳织构的高效加工装置和方法

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