微納米切削裝置及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使塑性材料在航空航天、光學(xué)及電子等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，而且對(duì)加工質(zhì)量有很高的要求。隨著超精密切削加工技術(shù)的發(fā)展，在超精密數(shù)控機(jī)床上利用金剛石刀具切削塑性材料已成為最為直接且行之有效的加工方法。超精密切削技術(shù)具有加工效率高、加工精度易于控制、可加工非球曲面及非對(duì)稱曲面等復(fù)雜曲面等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)超精密加工技術(shù)中還存在許多有待解決的問(wèn)題，所以進(jìn)一步研究塑性材料的超精密切削技術(shù)對(duì)當(dāng)今制造技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。目前超精密加工領(lǐng)域的

2、進(jìn)一步發(fā)展在一定程度上受到納米加工機(jī)理缺乏深入研究的限制，用建立在連續(xù)介質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)上的有限元方法和傳統(tǒng)加工的剪切模型來(lái)解釋納米切削機(jī)理顯然是不合適的，目前有不少人用分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算和仿真納米切削過(guò)程，由于計(jì)算規(guī)模不夠大，而相應(yīng)級(jí)別的切削實(shí)驗(yàn)困難，還不能相互驗(yàn)證。為此，本文搭建了可以實(shí)現(xiàn)微納米切削的實(shí)驗(yàn)裝置，以從實(shí)驗(yàn)的角度研究納米切削機(jī)理，為民用工業(yè)和國(guó)防工業(yè)中高精度零件和元器件的超精密和納米加工提供必要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。具體研究?jī)?nèi)容包括以下

3、幾個(gè)方面：首先，設(shè)計(jì)并搭建了一套簡(jiǎn)單、能實(shí)現(xiàn)微納米切削的實(shí)驗(yàn)裝置。制定了研究方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)原理圖、連接件的機(jī)械結(jié)構(gòu)及尺寸。其次，在所搭建的實(shí)驗(yàn)裝置上通過(guò)大量的微納米切削實(shí)驗(yàn)，利用原子力顯微鏡和掃描電子顯微鏡，研究了微納米切削的過(guò)程中，切削速度和背吃刀量對(duì)切屑形態(tài)的影響。研究了振動(dòng)對(duì)已加工表面形貌及切屑形態(tài)的影響，并分析振動(dòng)產(chǎn)生的原因。最后，在切削深度小于1μm的切削條件下，利用原子力顯微鏡研究了切削速度和背吃刀量對(duì)已加工表