基于刀具轨迹运动的微凹槽加工工艺研究

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1、硕士学位论文基于刀具轨迹运动的微凹槽加工工艺研究RESEARCHONMICROGROOVEMACHININGPROCESSBASEDONTOOLTRAJECTORYMOTION王东哈尔滨工业大学2018年06月国内图书分类号：TH162+.1学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文基于刀具轨迹运动的微凹槽加工工艺研究硕士研究生：王东导师：曹永智副教授申请学位：工学硕士学科：机械制造及其自动化所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年06月授予学位单位：哈尔滨工业大学Cl

2、assifiedIndex:TH162+.1U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMICROGROOVEMACHININGPROCESSBASEDONTOOLTRAJECTORYMOTIONCandidate：WangDongSupervisor：AssociateProf.CaoYongzhiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Mecha

3、nicalManufacturingandAutomationAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要微凹槽作为功能微结构的一种，在很多领域都有应用，如微流控、减阻表面等，在一些特征零件上，微凹槽也是一个重要组成部分，如弹性敏感元件、阵列结构等。金属表面的微凹槽

4、加工中，几十微米宽的微凹槽加工相对困难，基于刀具轨迹运动加工方式能较好地填补这一空缺。基于刀具轨迹运动加工方法现有的研究充分体现了其在这一尺度范围内优秀的加工能力，但仍有很大的加工潜力，如平面的加工、几十微米宽凹槽的加工等。本文针对基于刀具轨迹运动加工的特点，建立了切削力模型，对切削过程进行了分析，探讨了不同加工参数对平面加工、凹槽加工的影响，并规划了微凹槽加工的工艺流程，具体研究内容包括以下几个方面：首先，建立了基于三棱锥刀具轨迹运动加工的切削力模型，将每个切削周期分成多个部分，分析了随着刀具的

5、轨迹运动加工过程中未变形切削厚度、法向前角以及切削力的变化规律。对其中某一特定的前进方向进行计算分析。然后，通过一系列实验研究基于刀具轨迹运动加工的加工能力。研究压电位移台的工作特性，确定压电位移台较好的工作参数。通过不同前进方向下的切削实验，对切削力和表面形貌的进行对比分析，揭示了一次走刀时进给方向、切削深度等因素对切削力、棱边顶部毛刺、侧面平整度、凹槽宽度、底部形貌的影响规律。研究切削深度、进给速度、加工方式、步进量对平面加工时表面粗糙度的影响。最后，研究多次走刀对微凹槽侧面和凹槽底部表面粗糙

6、度的影响。研究不同加工方法、工艺路径对微凹槽侧面形貌、槽底拐角处圆角半径的结果影响。利用最优参数组合和刀具偏转方法，规划出加工几十微米深、宽度达两百微米的T形或矩形微凹槽的工艺流程。关键词：轨迹运动加工；未变形切削厚度；微凹槽；表面粗糙度-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractMicrogrooves,asoneofthefunctionalmicrostructures,areusedinmanyfields,suchasmicrofluidicanddragreductionsur

7、faces.Onsomecharacteristicparts,microgroovesarealsoanimportantcomponent,suchaselasticsensitiveelements,arraystructures,etc.Inthemicrogroovemachiningofmetalsurface,itisrelativelydifficulttoprocessthemicrogrooveswithdozensofmicronsandwide,andthetoolpath

8、motionprocessingmethodcanbetterfillthisvacancy.Theexistingresearchbasedontoolpathmotionprocessinghasfullydemonstrateditsexcellentprocessingabilityinthisscale,butstillhasgreatprocessingpotential,suchasplaneprocessing,andtheprocessingofdozensofm