微沟槽结构表面的精密磨削加工方法技术

本发明专利技术涉及一种微沟槽结构表面的精密磨削加工方法，基于外圆规则微结构沟槽表面的磨削加工形成机理，结合砂轮修整和磨削运动学，考虑节圆长度对微结构形成的影响，建立微沟槽的磨削轨迹和尺寸模型，具体步骤包括：一、建立微沟槽的磨削轨迹和尺寸模型：1)微沟槽结构的砂轮修整，2)建立砂轮形貌的修整模型，二、微沟槽结构表面的精密磨削加工方法：1)建立磨粒运动轨迹，2)形成微沟槽结构表面，3)微沟槽结构表面加工结果。该方法可说明微沟槽结构表面与修整及磨削条件之间的关系，可有效提高微沟槽结构表面的精密磨削加工精度及加工质量，对微沟槽结构表面磨削加工形成具有重要意义。

Precision Grinding Method for Surface of Micro-groove Structure

The invention relates to a precise grinding method for the surface of micro-groove structure. Based on the grinding formation mechanism of the surface of micro-groove with regular outer circle, combined with grinding wheel dressing and grinding kinematics, considering the influence of pitch length on the formation of micro-structure, the grinding trajectory and size model of micro-groove are established. The specific steps include: 1. Establishing grinding trajectory and size model of micro-groove: 1) grinding wheel dressing of micro-groove structure; 2) establishing grinding wheel morphology dressing model; 2) precise grinding method of micro-groove structure surface: 1) establishing grinding particle trajectory; 2) forming micro-groove structure surface; 3) machining results of micro-groove structure surface. This method can explain the relationship between the surface of micro-groove structure and the dressing and grinding conditions. It can effectively improve the precision and quality of micro-groove structure surface grinding. It is of great significance to the formation of micro-groove structure surface grinding.

【技术实现步骤摘要】
微沟槽结构表面的精密磨削加工方法
本专利技术涉及一种精密磨削加工技术，尤其是一种微沟槽结构表面的精密磨削加工方法。
技术介绍
微结构表面是指具有规律阵列与空间特征，且高深宽比微小的拓扑几何形状，其尺寸精度高，一般在微米级。相对于光滑表面，特定的微结构能够改善表面光学、摩擦学等性能，具有重要的应用价值。微结构表面先后使用了超精密金刚车、飞轮切、电火花加工和激光加工等多种加工方法，而精密磨削加工仍然是主要的微结构加工方法之一。在磨削过程中，砂轮形貌特征很大程度上决定了磨削零件的微结构特征。因此，微结构表面磨削的关键是产生有结构化的砂轮形貌。精密磨削主要是形成随机沟槽结构，对于规则微沟槽结构的精密磨削加工方法至今没有有效解决，其困难在于如何通过修整控制砂轮形貌，以及综合考虑修整和磨削运动学对于微沟槽结构形成的影响。因此，需要专利技术一种基于外圆规则微结构沟槽表面的磨削加工形成机理，结合砂轮修整和磨削运动学，考虑节圆长度对微结构形成的影响，建立微沟槽的磨削轨迹和尺寸模型，提出一种微沟槽结构表面的精密磨削加工方法，该方法可说明微沟槽结构表面与修整及磨削条件之间的关系，可有效提高微沟槽结构表面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微沟槽结构表面的精密磨削加工方法，其特征在于：该方法基于外圆规则微结构沟槽表面的磨削加工形成机理，结合砂轮修整和磨削运动学，考虑节圆长度对微结构形成的影响，建立微沟槽的磨削轨迹和尺寸模型，具体步骤为：一、建立微沟槽的磨削轨迹和尺寸模型1)微沟槽结构的砂轮修整运用圆弧修整器，首先从右到左和从左到右对砂轮进行两次修整，由此在砂轮表面形成交替排列的网状沟槽结构；由于砂轮沟槽结构部分的磨粒被去除，形成砂轮无效磨削区域，使非沟槽结构的砂轮有效区域磨料层能够有接触并去除工件材料，并可在工件表面形成微沟槽；2)建立砂轮形貌的修整模型通过单次修整模型能够近似描绘出从两个方向结构修整后的砂轮轮廓，沿着砂...

【技术特征摘要】
1.一种微沟槽结构表面的精密磨削加工方法，其特征在于：该方法基于外圆规则微结构沟槽表面的磨削加工形成机理，结合砂轮修整和磨削运动学，考虑节圆长度对微结构形成的影响，建立微沟槽的磨削轨迹和尺寸模型，具体步骤为：一、建立微沟槽的磨削轨迹和尺寸模型1)微沟槽结构的砂轮修整运用圆弧修整器，首先从右到左和从左到右对砂轮进行两次修整，由此在砂轮表面形成交替排列的网状沟槽结构；由于砂轮沟槽结构部分的磨粒被去除，形成砂轮无效磨削区域，使非沟槽结构的砂轮有效区域磨料层能够有接触并去除工件材料，并可在工件表面形成微沟槽；2)建立砂轮形貌的修整模型通过单次修整模型能够近似描绘出从两个方向结构修整后的砂轮轮廓，沿着砂轮修整轴向横截面轮廓的模型可以根据修整重叠率Ud值，Ud<1和Ud≥1分为两组，修整重叠率Ud是修整器接触宽度bd与修整导程fd的商，修整重叠率Ud<1时的砂轮表面轮廓中有一部分砂轮表面的未被修整，而砂轮未修整部分是砂轮的最大半径，定义为磨削时的等效砂轮半径R：Rs和Rw分别是砂轮半径和工件半径；砂轮轴向表面轮廓中，点D对应于砂轮被修整的最深点h等于修整深度ad，当Ud<1时，砂轮被修整的最深点h是砂轮轴向的峰谷高度，则BF代表圆弧修整器与砂轮的接触宽度bd，为：rd为圆弧修整器的给定半径，用一个简单的转换z＝fa×α/2π，砂轮周向轮廓的建模可以转换为：fd为修整导程，α为砂轮极坐标角度，砂轮名义半径可以计算为：α2和α3之间的砂轮表面高于磨削切深d，则不会切削工件，α1，α2和α3的值可由方程式确定，α3至2π和α1至α2之间的砂轮表面是砂轮有效区域，分别为切入阶段和切出阶段，当修整重叠率Ud≥1，修整后的砂轮峰谷高度h可以通过修整器圆弧半径和修整导程来计算：式(8)表明，当Ud≥1，峰谷高度是h与修整导程fd和修整器圆弧半径rd有关，轴向轮廓的局部砂轮半径仍可通过圆弧修整器半径rd确定，如公式(9)，此时α1的值变为零，并且砂轮有效区域变为α3到2π和0到α2之间的砂轮表面，它们分别是切入阶段和切削阶段：当Ud≥1时，α2和α3通过以下公式计算：二、微沟槽结构表面的精密磨削加工方法1)建立磨粒运动轨迹工件微结构的形成是修整后砂轮中所有单个磨粒切削作用的结果，由于表面微结构与磨削运动学直接相关，应结合砂轮修整，考虑磨粒轨迹模型以帮助理解微沟槽结构表面的磨削形成；在磨削时，假设砂轮以旋转角度逆时针旋转，在与砂轮极坐标角度α示出在相同的空间中，修整后的砂轮有效区域磨粒切入工件，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟玉伦，顾佳健，李郝林，曹昊暘，沈亦峰，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31