微尺度磨削及微铣磨复合加工工艺研究

本项目基于申请者对微磨削和微铣削加工的研究工作基础和成果，融合磨削和铣削与微切削加工的技术原理与特点，针对目前微铣削加工表面质量存在的问题，创新提出微磨削与微铣磨复合加工的新工艺和技术理论。微尺度磨削工艺可以克服现有微切削加工所得到微产品表面质量相对较差的缺点，而微尺度铣磨复合工艺在保持了微铣削高效的同时，兼具了微磨削高精度的特点，同时避免了工序更换造成的加工误差产生。针对这两种新型的加工工艺，本课题将开发微磨削与微铣磨复合加工实验机床，研究其电镀CBN微磨棒和微铣磨复合工具的设计、优化和制备。探究其材料去除机理、表面生成过程和工件材料微观结构效应影响等问题。同时针对微磨削工具的磨损特点，创新地提出了其磨损评价标准和再装夹衡量准则。本课题的研究成果将为进一步提高微机械加工产品的质量，加速微磨削工艺的产业化，对推动微系统技术的发展起到重要的促进作用。

项目研究计划执行中融合了传统磨削和铣削与微尺度加工技术，创新提出微尺度磨削和微铣磨复合加工的工艺技术理论，开展了微磨削和微铣磨复合加工工艺机理及其相关技术基础理论与实验研究。系统的探究考虑工件材料结构的微磨削的材料去除过程，温度场分布，表面生成规律，微铣磨复合加工材料回弹过程中的磨粒作用和表面质量保障方法。设计和制备微磨工具，提出针对微尺度磨削工具局部磨损量的非“磨削比”的磨损评价标准和工具再装夹评价准则。.研制微尺度磨削机床实验样机和制备了微尺度磨削微小磨具。依据微尺度磨削机床构型设计与优化结果，开发了3轴微铣削与磨削实验机床。采用冷喷涂和电镀方法制备不同磨料，粒度和不同微磨棒直径的一批磨具，分析微磨具的尺寸特性和表面形貌与磨粒分布。通过对不同磨粒尺寸的微磨具的超景深显微镜观察、标定测量尺寸，得出CBN微磨粒在微磨具表面的分布情况，并进行试验验证。.开展微尺度铣削和微尺度磨削以及微尺度铣磨复合加工工艺研究。建立单磨粒的微磨削传热模型，并进行有限元仿真分析和试验实际测量微磨削温度，找出温度分布沿工件表面和垂直工件表面方向的变化。研究不同磨削因素对工件加工表面粗糙度和三维表面形貌的作用，得到表面粗糙度随磨削参数与不同加工条件对工件表面质量的影响规律。.微尺度加工工件材料结构影响研究，获得微尺度加工质量的材料微观结构的影响结论。提出微尺度磨削磨具磨损评价与寿命预测方法，确定微磨具磨损形式的主要特征形式，给出微尺度磨削磨具磨损评价与寿命预测的新方法。