阅读说明：本技术 超声辅助振动加工方法 (Ultrasonic auxiliary vibration processing method ) 是由 滕翔宇 杜泽东 陈万群 霍德鸿 丁辉 于 2021-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种超声辅助振动加工方法,包括如下步骤：S1：提供机床,安装超声振动辅助加工装置；S2：固定工件在机床主轴上,进行打表,将主轴与工件的回转轴线调整到重合；S3：在所述机床上安装金刚石刀具,对工件光平面；S4：将金刚石刀具更换为成型刀,调整所述成型刀的位置,进行对刀；S5：获取成型刀零点位置；S6：编制程序用成型刀进行试切,对试切结构进行检测,计算编制程序与实际检测结果的差值；S7：对步骤S6中的差值进行补偿,启动超声振动辅助加工装置,重新编制程序对工件进行刻划；S8：完成加工,取下工件。本发明的超声辅助振动加工方法,延长刀具寿命,改善加工精度和质量,更好的保证微结构的形貌及深度。(The invention provides an ultrasonic auxiliary vibration processing method, which comprises the following steps: s1: providing a machine tool, and installing an ultrasonic vibration auxiliary machining device; s2: fixing a workpiece on a main shaft of a machine tool, performing meter making, and adjusting the main shaft to be coincident with the rotation axis of the workpiece; s3: mounting a diamond cutter on the machine tool, and performing smooth surface treatment on a workpiece; s4: replacing the diamond cutter with a forming cutter, adjusting the position of the forming cutter, and carrying out tool setting; s5: acquiring a zero position of a forming cutter; s6: trial cutting is carried out on the programming program by using a forming cutter, a trial cutting structure is detected, and the difference value between the programming program and an actual detection result is calculated; s7: compensating the difference in the step S6, starting the ultrasonic vibration auxiliary processing device, and reprogramming to scratch the workpiece; s8: and finishing the machining and taking down the workpiece. The ultrasonic-assisted vibration machining method prolongs the service life of the cutter, improves the machining precision and quality, and better ensures the appearance and depth of the microstructure.)

超声辅助振动加工方法

技术领域

本发明涉及一种超声辅助振动加工方法。

背景技术

随着科技产品向高性能化、高精度化、高集成化方向发展，微结构在航空航天、电子制造、生物医疗等高端产业越来越广泛的应用，也相应牵引带动为了可用于微结构制造的超精密加工技术的发展。微结构阵列以其无法比拟的优越性能，已经成为光电子、信息通讯以及精密工程等领域的关键零部件，如用于平板显示的微透镜阵列光学薄膜、用于空间光学回射的微金字塔阵列、用于太阳能电池的微槽阵列结构光栅等。但微结构的要求精度目前仍是超精密加工待克服的技术难题。

目前微结构加工大多采用掩膜刻蚀、激光加工等传统超精密加工方法，其缺点是材料去除不确定性、表面质量欠佳、毛刺多、刀具磨损过快等。

有鉴于此，有必要对现有的加工方法予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声辅助振动加工方法，以解决现有加工方法对工件进行微结构加工时，刀具容易磨损，产品质量差的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种超声辅助振动加工方法，用以对工件进行加工，所述超声辅助振动加工方法包括如下步骤：

S1：提供机床，安装超声振动辅助加工装置；

S2：固定工件在机床主轴上，进行打表，将主轴与工件的回转轴线调整到重合；

S3：在所述机床上安装金刚石刀具，对工件光平面；

S4：将金刚石刀具更换为成型刀，调整所述成型刀的位置，进行对刀；

S5：获取成型刀零点位置；

S6：编制程序用成型刀进行试切，对试切结构进行检测，计算编制程序与实际检测结果的差值；

S7：对步骤S6中的差值进行补偿，启动超声振动辅助加工装置，重新编制程序对工件进行刻划；

S8：完成加工，取下工件。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中打表时，将所述机床的千分表表针跳动调至小于5um，转动惯量调至小于5nm。

作为本发明的进一步改进，步骤S4中的成型刀具根据工件加工不同的微阵列结构进行设计制作。

作为本发明的进一步改进，步骤S4中，调整所述成型刀的位置的方式为：利用机床上的相机的十字光标线，调整所述成型刀的位置。

作为本发明的进一步改进，步骤S5中，获取成型刀的零点位置的方式为：控制成型刀接近工件，当成型刀接触到工件产生切削时，记录成型刀的零点位置。

作为本发明的进一步改进，步骤S5中，当成型刀接近工件时，控制成型刀以0.01um步距进给。

作为本发明的进一步改进，步骤S6中编制程序使用Zygo。

作为本发明的进一步改进，步骤S7中，对工件刻划时，所述成型刀具的切削速度为300mm/min，快速移刀速度为500mm/min。

作为本发明的进一步改进，步骤S7中，刻划最后一刀精加工的切深为0.001mm。

作为本发明的进一步改进，所述超声辅助振动加工方法还包括位于步骤S8后的步骤S9：送检。

本发明的有益效果是：本发明的超声辅助振动加工方法，通过设置超声振动辅助加工装置，从而可以使得刀具直接在工件表面加工，无需镀镍，减少刀具与工件的接触时间，延长刀具寿命，改善加工精度和质量；通过进行试切步骤，从而可以更好的保证微结构的形貌及深度。

附图说明

图1是本发明的超声辅助振动加工方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，一种超声辅助振动加工方法，用以对工件进行加工，所述超声辅助振动加工方法包括如下步骤：

S1：提供机床，安装超声振动辅助加工装置；

S2：固定工件在机床主轴上，进行打表，将主轴与工件的回转轴线调整到重合，打表时，将所述机床的千分表表针跳动调至小于5um，转动惯量调至小于5nm；

S3：在所述机床上安装金刚石刀具，对工件光平面，在步骤S3中，金刚石刀具为R2金刚石刀具；

S4：将金刚石刀具更换为成型刀，利用机床上的相机的十字光标线，调整所述成型刀的位置，进行对刀；步骤S4中，仅需要调整成型刀的大概位置即可，步骤S4中的成型刀具根据工件加工不同的微阵列结构进行设计制作；

S5：控制成型刀接近工件，当成型刀接近工件时，控制成型刀以0.01um步距进给，当成型刀接触到工件产生切削时，记录成型刀的零点位置从而获取成型刀零点位置；

S6：使用Zygo编制程序，用成型刀进行试切，对试切结构进行检测，计算编制程序与实际检测结果的差值；注意该步骤的目的是检测成型刀摆放角度及加工深度是否达到设定要求，只加工一小部分就可；

S7：对步骤S6中的差值进行补偿，启动超声振动辅助加工装置，重新编制程序对工件进行刻划，对工件刻划时，所述成型刀具的切削速度为300mm/min，快速移刀速度为500mm/min，刻划最后一刀精加工的切深为0.001mm；

S8：完成加工，取下工件；

S9：送检。

超声辅助加工装置辅助切削，通过刀具对工件的机械和超声复合作用，使刀具与被加工材料的接触状态和作用机制发生变化，主要通过机械切削作用、高频微撞击作用以及超声空化作用等进行材料去除。由于超声辅助加工装置的引入，改变了材料去除机理，降低了刀具与工件之间的摩擦力，减少了刀具与工件的接触时间，增强了刀具对工件的切削去除作用，从而有效地提高了材料去除率，减小切削力，降低切削热，减少刀具磨损，改善加工精度和质量。

本发明的超声辅助振动加工方法，通过设置超声振动辅助加工装置，从而可以使得刀具直接在工件表面加工，无需镀镍，减少刀具与工件的接触时间，延长刀具寿命，改善加工精度和质量；通过进行试切步骤，从而可以更好的保证微结构的形貌及深度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。