高使役性能微結構的微細銑削工藝數據體系研究

《高使役性能微結構的微細銑削工藝數據體系研究》是依託南京航空航天大學，由何寧擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高使役性能微結構的微細銑削工藝數據體系研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：何寧
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

太赫茲慢波結構、深空探測X射線陣列光柵、慣導微小撓性零件等微結構的尺寸精度、表面質量對其使用性能和服役可靠性具有決定性的影響，現有微加工技術手段尚不能達到其高使役性能的要求，不僅缺乏基礎數據，更缺乏完整的數據指標體系。在前期超硬微銑刀設計製造研究基礎上，本項目擬系統研究特徵寬度在0.02mm-0.2mm的典型材料高深寬比微結構高使役性能的高精密微細銑削技術。提出以探索微觀尺度下材料各向異性對微細銑削加工表面的形變影響機制、微細銑削工藝數據體系建立等關鍵科學問題為基礎；研究微細銑削加工表面狀態與微結構使役性能的映射關係、高精密和超精密微細銑削加工的表面形成機制、典型微結構使役性能的評價與表征、微細銑削工藝資料庫構建等內容；突破高使役性能微結構微細銑削加工工藝這項關鍵技術；最終形成典型材料微結構精密微細銑削基礎資料庫，為深入研究高使役性能微結構的微細銑削與微銑刀設計製造提供基礎理論與數據支持。

結題摘要

在國防、航天、能源及醫療等領域的尖端設備中，需要在很多關鍵零件上加工出特徵尺寸為0.02mm-0.2mm的微結構，而微結構表面形貌和加工變質層等表面完整性的優劣直接影響微結構相關的技術指標，並決定了微結構使役性能。針對特徵尺寸為0.02mm-0.2mm的高使役性能微結構難加工以及工藝套用問題，本項目通過構建高精密微細銑削工藝數據體系，形成大長徑比金剛石微銑刀的製備方法及建立微細銑削工藝最佳化模型，使典型微結構的尺寸精度和表面粗糙度穩定達到100nm以下，並進行了微細銑削工藝資料庫的構建，為典型材料的微細銑削加工提供工藝整體解決方案。主要研究內容如下：（1）進行了多材料典型微結構高精密微細銑削理論基礎研究，探明了微細銑削的表面形成機制，分析了金剛石微銑刀的刀具磨損過程和機理。（2）研究了大長徑比微銑刀的設計方案，提出了PCD/CVD金剛石大長徑比微銑刀的3種製備方法，利用自製的金剛石微銑刀研究了多種材料微結構的加工工藝並製備出相應的樣品。（3）對微細銑削工藝進行了建模仿真，研究了微銑刀各結構角度對切削性能和表面質量的影響，針對微結構使役性能要求提出了高精密微細銑削工藝數據體系，完成了微細銑削數控軟體及工藝資料庫系統的開發。