《微溝槽功能曲表面的雙空間精密機械加工研究》是依託華南理工大學，由謝晉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微溝槽功能曲表面的雙空間精密機械加工研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：謝晉
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微溝槽功能曲表面具有巨觀曲面和微觀結構兩個空間，採用現有的機械工具和數控系統無法同時實現曲面形狀的精密加工和表面結構的微細加工。因此，提出一種形狀可變的金剛石砂輪工具模式，即在位將砂輪輪廓分時修整成高精度的圓弧形和高鋒銳的V形尖端，分別對巨觀空間形狀和微觀空間結構進行成型加工。亟待解決的問題是，一、如何在兩個空間中協同設計工具的行走路徑和空間姿態？二、如何在多軸數控加工系統中嵌入微細、精密加工工藝？為此，著重研究兩種砂輪輪廓的同位分時精密修整工藝、工具行走路徑及空間姿態的設計模式、影響形狀精度和結構特徵參數的工藝及系統等，旨在建立微溝槽功能曲表面的雙空間精密加工理論和方法。該成果可用於多軸數控工具機上，在太陽能發電聚光鏡、風力發電葉輪、LED/LCD顯示器導光板、汽車傳動曲軸/變速輪轂等零部件的曲表面上加工出微細溝槽空間，產生新的功能特徵，使工作系統的性能更高、結構更小、能耗更低。
結題摘要
顯示器導光、太陽能發電、LED發光、動力傳輸等核心零部件的工作曲面被附加出微結構，可產生更多、更新的功能。但是，光化學等微刻蝕加工很難用於曲表面上。雖然曲面機械加工是可行的，但微機械加工的工具及機理尚有諸多的未知。因此，提出採用超硬金剛石砂輪，將其分時修整成圓弧形和微尖端，在巨觀曲表面和微觀結構表面的雙空間中協同地進行精密和微細機械加工。突破了關鍵問題：控制金剛石磨粒塑性域切削的微磨削加工和跟蹤修整誤差的自由曲面精密磨削加工。作為通訊員作者已在機械製造領域發表標註國基資助的SCI論文11篇，其中JCR二區期刊論文（International Journal of Machine Tools and Manufacture） 6篇。獲得授權的發明專利3項。也主持完成了廣州市小學生科普項目。成果內容如下： 1、構建了微金剛石磨粒切削刃參數模型。發現，有效磨粒數、有效磨粒體積、磨粒負前角和磨粒頂角與硬脆性材料的脆/塑性磨削轉變有直接關係。這預示不需納米進給可實現塑性域加工。 2、新開發了金剛石砂輪微尖端和圓形輪廓的修整工藝，攻克了微細磨削和曲面磨削的超硬砂輪工具製作的技術瓶頸。進而開發的氣中放電修整可提高修整效率約59倍，有利於高效率的微細精密加工。 3、揭示了金剛石砂輪尖端的微磨粒出刃與塑性域微切削狀態的關係，進而在單晶矽、和光學玻璃上加工出了微米尺度且具有光滑鏡面的微溝槽、微錐塔等結構。這為微透鏡結構表面製造提供了技術依據。 4、利用砂輪和工具的曲麵點雲相切模式，首次提出跟蹤砂輪誤差的曲面磨削軌跡離散算法，能夠完全補償砂輪修整誤差。這將解決金剛石砂輪精密修整和曲面多次補償加工導致加工效率低的問題。 5、針對微結構表面的非接觸檢測數據易丟失的問題，提出了微結構表面的多方位自適應WLI檢測模式，構建了關鍵的空間數據點雲拼接和匹配的重組模式，可用於評價微細結構加工精度。 6、利用微磨削技術創造性地開發了微溝槽結構刀具、微溝槽結構薄膜電池和微溝槽結構油泵葉片，可分別地降低鈦合金乾式切削的刀具溫度約100度、可增強散光發電能力和可提高油泵效率。
