基于五轴超精密车削的表面微织构加工方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115815637A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211590907.9G05B19/18(2006.01)(22)申请日2022.12.12(71)申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙坪坝正街174号申请人上海交通大学(72)发明人王四宝轩懿爽王时龙孙守利王浩汤滨瑞袁锦春(74)专利代理机构重庆航图知识产权代理事务所(普通合伙)50247专利代理师胡小龙(51)Int.Cl.B23B1/00(2006.01)B23Q15/013(2006.01)B23P9/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称基于五轴超精密车削的表面微织构加工方法(57)摘要本发明公开了一种基于五轴超精密车削的表面微织构加工方法，将五轴联动数控加工的技术应用到了超精密车削上，可实现对加工工件表面进行确定性材料去除加工；与传统的通过激光加工、超声加工来制取表面微织构相比，该加工方法可以实现更加精准的对微织构制取进行控制，进而获得更好的加工精度与表面质量，可以满足表面微织构高精度、无干涉的确定性加工，并适用于各种复杂表面的微织构加工。CN115815637ACN115815637A权利要求书1/1页1.一种基于五轴超精密车削的表面微织构加工方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：路径规划：根据加工工件的曲面特征与微织构尺寸参数规划加工路径，求解加工路径在编程坐标系中的刀位点坐标信息和刀轴矢量；步骤二：后处理：基于五轴超精密车床结构对路径规划得到的刀位信息进行后处理，生成五轴超精密车削加工所需的G代码；步骤三：试切：将试切工件安装在C轴上，对试切工件进行试切，确定五轴超精密车削时车刀在C轴轴心时的X轴和Z轴的坐标位置；步骤四：安装加工工件：将加工工件安装在C轴上，调整加工工件的安装方位使编程坐标系与机床坐标系的方向一致；步骤五：建立加工坐标系：根据路径规划时的编程坐标系位置进行对刀，确定加工原点的Y轴坐标位置；将加工原点的Y轴坐标位置与试切时得到的X轴和Z轴的坐标位置结合，得到加工坐标系零点位置；在五轴超精密机床控制系统中建立该加工坐标系；步骤六：车削加工：启动五轴超精密车床，将G代码导入五轴超精密车床的数控系统，在数控系统的控制下，五轴超精密车床的车刀通过五轴联动的形式进行运动，通过车刀刀尖对工件的切削运动，使加工工件表面的材料按规定路径被确定性的移除，形成具有设定微观形貌的结构，最终在加工工件的表面得到设定的表面微织构。2.根据权利要求1所述的基于五轴超精密车削的表面微织构加工方法，其特征在于：所述步骤三中，确定五轴超精密车削时车刀在C轴轴心时的Z轴坐标位置的方法为：使车刀在X轴方向过切，通过改变车刀的Z轴坐标位置对试切工件进行试切，观察残留圆半径，当残留圆半径小于第一设定阈值时，记录此时的Z轴坐标值，得到五轴超精密车削时车刀在C轴轴心时的Z轴坐标位置。3.根据权利要求1所述的基于五轴超精密车削的表面微织构加工方法，其特征在于：所述步骤三中，确定五轴超精密车削时车刀在C轴轴心时的X轴坐标位置的方法为：使车刀在Z轴方向过切，通过改变车刀的X轴坐标位置对试切工件进行试切，观察残留圆半径，当残留圆半径小于第二设定阈值时，记录此时的X轴坐标值，得到五轴超精密车削时车刀在C轴轴心时的X轴坐标位置。4.根据权利要求1所述的基于五轴超精密车削的表面微织构加工方法，其特征在于：所述试切工件为铜制平面件。5.根据权利要求1所述的基于五轴超精密车削的表面微织构加工方法，其特征在于：所述步骤一中，所述加工路径为螺旋加工路径。2CN115815637A说明书1/3页基于五轴超精密车削的表面微织构加工方法技术领域[0001]本发明属于车削加工技术领域，具体的为一种基于五轴超精密车削的表面微织构加工方法。背景技术[0002]传统摩擦学认为，两相互接触的表面越光滑，其摩擦学性能越优，但大量研究已证明，表面并非越光滑，其摩擦学性能就越好，具有一定形貌的表面反而表现出更好的摩擦学性能。近年来，微纳米尺度的表面微织构在减摩减阻方面的应用得到广泛研究。表面微织构是指在工件表面加工出具有一定尺寸且整齐排列的凹坑、凸起或沟槽等微结构阵列，从而使工件表面的性能有所改变，在减摩润滑、生物医学、超疏水表面等方面表现出良好的应用前景。[0003]目前表面微织构的加工方法主要有激光飞/皮秒加工、超声加工、滚压加工、电火花加工等。其中激光飞/皮秒加工与超声加工等较为常用的加工方式由于其加工精度及对于复杂表面零部件加工干涉等问题，在某些特定零部件的表面微织构加工过程中，已无法满足加工需求。现有的表面微织构的加工方法具有一定的局限性，在实际复杂零部件表面微织构加工过程中存在一定困难，