一种用于确定单晶材料最优加工方向的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于确定单晶材料最优加工方向的方法，所述方法为制作单晶材料样品，确定单晶材料样品所有的潜在最优加工方向，对单晶材料沿着每个潜在最优加工方向进行加工；在每次加工中获取用于测评该潜在最优加工方向的评定特征；所述的评定特征包括加工过程中的加工力、加工完成后的表面形貌特征和亚表面损伤层深度；所述的加工力包括切向力和法向力；最后根据评定特征，选择出最优加工方向，提高加工效率和加工的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于确定单晶材料最优加工方向的方法
本专利技术涉及单晶材料加工
，尤其涉及一种用于确定单晶材料最优加工方向的方法。
技术介绍
单晶材料由于其优异的性能被广泛的应用，但是由于其各向异性的性质，使用相同的工艺参数沿着不同方向进行磨削、切削和线切割加工时，材料的表面质量、加工效率、加工力、或工具磨损也有明显的差异。申请号为CN201380047765.4的专利公开了显示出稳定的超弹性的Cu-Al-Mn系合金材料及其制造方法，在制造后要求70％以上的晶粒<001>晶向偏离角度为0°～50°的范围内，但是并没有提出如何能够确定最佳加工方向。专利申请号为CN201010598282.1的专利公开了一种基于切削力波动特性的单晶材料切削方法及微调刀架，可以实现单晶材料切削过程中切削方向的调整，但是并没有提出哪个切削方向为最优加工方向。因此，亟需一种方法，可以实现对单晶材料加工方向的优选，从而在单晶材料的磨削、切削或线切割加工中，能够减小加工力、提高加工效率和提高加工质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于确定单晶材料最优加工方向的方法，利用所述方法实现对单晶材料加工方向的优选，所述方法适用于单晶材料的磨削、线切割或切削加工中，能够减小加工力、提高加工效率和加工质量。本专利技术采用的技术方案为：一种用于确定单晶材料最优加工方向的方法，包括以下步骤：步骤一：制作单晶材料样品，确定单晶材料样品所有的潜在最优加工方向；设定单晶材料样品的潜在最优加工方向有n个；步骤二：对单晶材料沿着每个潜在最优加工方向进行加工；设定第i次加工为沿第i个潜在最优加工方向进行的加工；步骤三：在第i次加工中，获取用于测评第i个潜在最优加工方向的评定特征；所述的评定特征包括加工过程中的加工力、加工完成后的表面形貌特征和亚表面损伤层深度；所述的加工力包括切向力和法向力；3.1：通过力信号采集系统采集第i次加工过程中的加工力；3.2：通过光学测量设备对第i次加工完成后的表面形貌进行检测，获取表面形貌特征；3.3：通过破坏性检测方式获取第i次加工完成后的截面形貌，通过截面形貌获取获取与第i个潜在最优加工方向对应的亚表面损伤层深度；步骤四：重复步骤三，直至通过n次加工，分别完成对n个潜在最优加工方向的加工，获取与n个潜在最优加工方向一一对应的n组评定特征；步骤五：根据评定特征，从n个潜在最优加工方向中选择出最优加工方向。所述的用于确定单晶材料最优加工方向的方法包括以下步骤：步骤一：所述的潜在最优加工方向为潜在最优磨削方向；步骤二：对单晶材料样品沿着每个潜在最优磨削方向进行加工；设定第i次加工为沿第i个潜在最优磨削方向进行的加工；步骤三：在第i次加工中，获取用于测评第i个潜在最优磨削方向的评定特征；所述的评定特征中，所述的加工力为磨削力，所述的表面形貌特征为表面粗糙度；3.1：通过力信号采集系统对第i次加工过程中的磨削力进行采集；3.2：通过光学测量设备对第i次加工完成后的表面形貌进行检测，获取与第i个潜在最优磨削方向对应的表面粗糙度；3.3：通过破坏性检测方式对第i次加工完成后的截面形貌进行检测，获取与第i个潜在最优磨削方向对应的亚表面损伤层深度；步骤四：重复步骤三，直至通过n次加工，分别完成对n个潜在最优磨削方向的加工，获取与n个潜在最优磨削方向一一对应的n组评定特征；步骤五：根据评定特征，从n个潜在最优磨削方向中选择出最优磨削方向；磨削力的切向力最小、磨削力的法向力最小、表面粗糙度最小和亚表面损伤层深度最小的评定特征对应的潜在最优磨削方向，即为最优磨削方向。所述的用于确定单晶材料最优加工方向的方法包括以下步骤：步骤一：所述的潜在最优加工方向为潜在最优切削方向；步骤二：对单晶材料样品沿着每个潜在最优切削方向进行加工；设定第i次加工为沿第i个潜在最优切削方向进行的加工；步骤三：在第i次加工中，获取用于测评第i个潜在最优切削方向的评定特征；所述的评定特征中，所述的加工力为切削力、所述的表面形貌特征为材料去除体积；所述的材料去除体积为下一步加工工序需要去除的材料体积；3.1：通过力信号采集系统对第i次加工过程中的切削力进行采集；3.2：通过光学测量设备对第i次加工完成后的表面形貌进行检测，获取与第i个潜在最优切削方向对应的材料去除体积；3.3：通过破坏性检测方式对第i次加工完成后的截面形貌进行检测，获取与第i个潜在最优切削方向对应的亚表面损伤层深度；步骤四：重复步骤三，直至通过n次加工，分别完成对n个潜在最优切削方向的加工，获取与n个潜在最优切削方向一一对应的n组评定特征；步骤五：根据评定特征，从n个潜在最优切削方向中选择出最优切削方向；切削力的法向力最小、切削力的切向力最小、材料去除体积最小和亚表面损伤层深度最小的评定特征对应的潜在最优切削方向，即为最优切削方向。所述的用于确定单晶材料最优加工方向的方法包括以下步骤：步骤一：所述的潜在最优加工方向为最优线切割方向；步骤二：对单晶材料样品沿着每个潜在最优线切割方向进行加工；设定第i次加工为沿第i个潜在最优线切割方向进行的加工；步骤三：在第i次加工中，获取用于测评第i个潜在最优线切割方向的评定特征；所述的评定特征中，所述的加工力为线切割力、表面形貌特征为材料去除体积；所述的材料去除体积为下一步加工工序需要去除的材料体积；3.1：通过力信号采集系统对第i次加工过程中的线切割力进行采集，所述的线切割力包括切向力和法向力；3.2：通过光学测量设备对第i次加工完成后的表面形貌进行检测，获取与第i个潜在最优线切割方向对应的材料去除体积；所述的材料去除体积为下一步加工工序需要去除的材料体积；3.3：通过破坏性检测方式对第i次加工完成后的截面形貌进行检测，获取与第i个潜在最优线切割方向对应的亚表面损伤层深度；步骤四：重复步骤三，直至通过n次加工，分别完成对n个潜在最优线切割方向的加工，获取与n个潜在最优线切割方向一一对应的n组评定特征；步骤五：根据评定特征，从n个潜在最优线切割方向中选择出最优线切割方向；线切割力的法向力最小、线切割力的切向力最小、材料去除体积最小和亚表面损伤层深度最大的评定特征对应的潜在最优线切割方向，即为最优线切割方向。所述的破坏性检测方式包括TEM、FIB加工、截面抛光法、斜面抛光法、溶液腐蚀法等。所述的潜在最优磨削方向通过单晶材料晶体结构的各向异性确定。所述的潜在最优切削方向通过单晶材料晶体结构的各向异性确定。所述的潜在最优线切割方向根据单晶材料晶体结构的对称性以及线切割加工往复性确定。所述的切割力的切向力为加工过程中工具运动换向前后的力的差值的二分之一。所述的切割力的法向力通过抬线法获得。本专利技术所述的用于确定单晶材料最优加工方向的方法，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定单晶材料最优加工方向的方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤一：制作单晶材料样品，确定单晶材料样品所有的潜在最优加工方向；设定单晶材料样品的潜在最优加工方向有n个；/n步骤二：对单晶材料沿着每个潜在最优加工方向进行加工；设定第i次加工为沿第i个潜在最优加工方向进行的加工；/n步骤三：在第i次加工中，获取用于测评第i个潜在最优加工方向的评定特征；/n所述的评定特征包括加工过程中的加工力、加工完成后的表面形貌特征和亚表面损伤层深度；所述的加工力包括切向力和法向力；/n3.1：通过力信号采集系统采集第i次加工过程中的加工力；/n3.2：通过光学测量设备对第i次加工完成后的表面形貌进行检测，获取表面形貌特征；/n3.3：通过破坏性检测方式获取第i次加工完成后的截面形貌，通过截面形貌获取获取与第i个潜在最优加工方向对应的亚表面损伤层深度；；/n步骤四：重复步骤三，直至通过n次加工，分别完成对n个潜在最优加工方向的加工，获取与n个潜在最优加工方向一一对应的n组评定特征；/n步骤五：根据评定特征，从n个潜在最优加工方向中选择出最优加工方向。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于确定单晶材料最优加工方向的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：制作单晶材料样品，确定单晶材料样品所有的潜在最优加工方向；设定单晶材料样品的潜在最优加工方向有n个；
步骤二：对单晶材料沿着每个潜在最优加工方向进行加工；设定第i次加工为沿第i个潜在最优加工方向进行的加工；
步骤三：在第i次加工中，获取用于测评第i个潜在最优加工方向的评定特征；
所述的评定特征包括加工过程中的加工力、加工完成后的表面形貌特征和亚表面损伤层深度；所述的加工力包括切向力和法向力；
3.1：通过力信号采集系统采集第i次加工过程中的加工力；
3.2：通过光学测量设备对第i次加工完成后的表面形貌进行检测，获取表面形貌特征；
3.3：通过破坏性检测方式获取第i次加工完成后的截面形貌，通过截面形貌获取获取与第i个潜在最优加工方向对应的亚表面损伤层深度；；
步骤四：重复步骤三，直至通过n次加工，分别完成对n个潜在最优加工方向的加工，获取与n个潜在最优加工方向一一对应的n组评定特征；
步骤五：根据评定特征，从n个潜在最优加工方向中选择出最优加工方向。


2.根据权利要求1所述的用于确定单晶材料最优加工方向的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：所述的潜在最优加工方向为潜在最优磨削方向；
步骤二：对单晶材料样品沿着每个潜在最优磨削方向进行加工；设定第i次加工为沿第i个潜在最优磨削方向进行的加工；
步骤三：在第i次加工中，获取用于测评第i个潜在最优磨削方向的评定特征；所述的评定特征中，所述的加工力为磨削力，所述的表面形貌特征为表面粗糙度；
3.1：通过力信号采集系统对第i次加工过程中的磨削力进行采集；
3.2：通过光学测量设备对第i次加工完成后的表面形貌进行检测，获取与第i个潜在最优磨削方向对应的表面粗糙度；
3.3：通过破坏性检测方式对第i次加工完成后的截面形貌进行检测，获取与第i个潜在最优磨削方向对应的亚表面损伤层深度；
步骤四：重复步骤三，直至通过n次加工，分别完成对n个潜在最优磨削方向的加工，获取与n个潜在最优磨削方向一一对应的n组评定特征；
步骤五：根据评定特征，从n个潜在最优磨削方向中选择出最优磨削方向；磨削力的切向力最小、磨削力的法向力最小、表面粗糙度最小和亚表面损伤层深度最小的评定特征对应的潜在最优磨削方向，即为最优磨削方向。


3.根据权利要求1所述的用于确定单晶材料最优加工方向的方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤一：所述的潜在最优加工方向为潜在最优切削方向；
步骤二：对单晶材料样品沿着每个潜在最优切削方向进行加工；设定第i次加工为沿第i个潜在最优切削方向进行的加工；
步骤三：在第i次加工中，获取用于测评第i个潜在最优切削方向的评定特征；所述的评定特征中，所述的加工力为切削力、所述的表面形貌特征为材料去除体积；所述的材料去除体积为下一步加工工序需要去除的材料体积；
3.1：通过力信号采集系统对第i次加工过程中的切削力进行采集；
3.2：通过光学测量设备对第i次加工完成后的表面形貌进行检测，获取与第i个潜在最优切削方向对...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫宁，陆静，徐西鹏，姜峰，王宁昌，徐帅，赵延军，朱建辉，
申请(专利权)人：郑州磨料磨具磨削研究所有限公司，华侨大学，
类型：发明
国别省市：河南;41