【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超微细孔加工领域，具体涉及一种微细磨削工具及超微细孔加工方法。
技术介绍
1、超微细孔尤其是大深径比超微细孔由于其特殊的结构特性，被广泛应用于各种领域中，例如，在生物医学领域，大深径比超微细孔可用于制造微型药物传送系统和生物传感器，进行精确的药物输送和、组织采样和生物分析；在微流控领域中，用于制造微型通道、微型阀门等，控制微流体的精确运动，从而进行传输和融合等；在航空航天领域中，超微细孔被用于提高航空发动机叶片的硬度和冷却效率等。其中，行业内将深径比值大于10且孔径小于0.3mm的孔定义为大深径比超微细孔。
2、目前，行业内大深径比超微细孔加工方法主要为激光束加工、离子束加工、电火花加工以及微细机械加工等。激光束加工和离子束加工能够实现亚微米级精度的大深径比超微细孔加工，但该加工方式加工的大深径比超微细孔锥度较大，且孔内壁表面质量较低，难以加工盲孔，不利于实现大深径比超微细孔功能，且加工成本较高，加工效率较低。对于电火花加工，由于工件与磨削工具间的间隔会影响放电效果，导致加工稳定性较差，加工质量较低，使大深径比超微细孔的加工难度较高。微细机械加工受制于磨削工具尺寸，若使用微细磨削工具(其中，行业内将直径小于200微米的磨削工具定义为微细磨削工具)加工易出现折断现象，并且接触式加工会产生较大的切削力与切削热，降低加工质量，存在磨削工具磨损较多等问题，加工成本较高，难以实现高表面质量和高形状精度的加工要求。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术
2、本专利技术的目的之二在于提供一种超微细孔加工方法，其能够减少大深径比超微细孔边缘崩边损伤，提高大深径比超微细孔内壁加工质量与加工效率，减少接触式加工产生的切屑力和切屑热，降低大深径比超微细孔的加工难度，并可减少磨削工具磨损，提高磨削工具的加工寿命，以降低加工成本。
3、本专利技术的目的之一采用以下技术方案实现：
4、一种微细磨削工具，包括磨削工具主体，所述磨削工具主体的一端为圆柱状磨柄，所述磨削工具主体的另一端为磨头，所述磨头靠近所述磨柄的端部为锥形，所述磨头总长为30到50毫米，且所述磨头加工区直径为30到200微米，加工区长度为1到5毫米。
5、所述磨头上固定有磨粒，所述磨头上的磨粒的计量单位目粒度为800到3000目；所述磨粒的材质为金刚石或立方氮化硼，所述磨粒通过烧结固定在磨头上。
6、本专利技术的目的之二采用以下技术方案实现：
7、超微细孔加工方法，包括以下步骤：
8、步骤s1：将如权利要求1所述微细磨削工具安装在数控机床的超声辅助加工系统上，并将工件装夹固定于数控机床的工作台上；
9、步骤s2：对所述微细磨削工具施加超声波振动，使微细磨削工具作竖向超声振动，再与数控机床的主轴的圆周进给运动复合，同时利用复合有竖向超声振动和圆周进给运动的微细磨削工具对工件进行多次啄钻，以在工件上加工出大深径比超微细孔。
10、进一步地，所述超声辅助加工系统包括超声波发生器、供电模块支架和超声刀柄；在步骤s1中，先将所述超声波发生器与供电模块支架连接，再将所述供电模块支架装夹于数控机床的主轴上，并将所述超声刀柄安装在主轴上，同时将所述供电模块支架与超声刀柄连接，再将所述微细磨削工具装夹于超声辅助加工系统的超声刀柄上。
11、进一步地，在步骤s1中，在将所述微细磨削工具装夹于超声辅助加工系统的超声刀柄上后，使用粘接蜡将工件粘结于玻璃垫块上，再将粘结有工件的玻璃垫块固定于所述数控机床的工作台上。
12、进一步地，在步骤s2中，先对微细磨削工具进行对刀，然后开启超声波发生器，以通过超声刀柄对微细磨削工具施加超声波振动。
13、进一步地，在步骤s2中，复合有竖向超声振动和圆周进给运动的微细磨削工具每次对工件进行啄钻加工后，均退刀至初始加工位置，然后再从初始加工位置下刀进行下一次的啄钻加工，以此方式对工件进行多次啄钻。
14、进一步地，从首次啄钻加工至末次啄钻加工，所述多次啄钻加工的深度呈递增设置；任意相邻两次啄钻加工深度的差值为2～10μm。
15、进一步地，超声辅助加工系统对微细磨削工具施加振幅为0～2.76μm的超低振幅超声波振动。
16、进一步地，在步骤s1中，若工件采用硬脆材料制成，选用金刚石制成的微细磨削工具安装于数控机床的超声辅助加工系统中；若工件采用金属材料制成，选用氮化硼制成或涂覆有涂层的微细磨削工具安装于数控机床的超声辅助加工系统中。
17、相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
18、本专利技术提供的一种微细磨削工具，其通过合理设置磨削工具主体的结构，可提高大深径比超微细孔内壁加工质量与加工效率。
19、本专利技术提供的一种超微细孔加工方法，其在采用微细磨削工具的基础上，并通过采用步骤s1-步骤s2的结合，同时在步骤s2中，利用超声辅助加工系统对微细磨削工具施加超声波振动，与数控机床给定的圆周进给运动复合，并利用复合有竖向超声波振动和圆周进给运动的微细磨削工具对工件进行多次啄钻加工，以制得大深径比超微细孔，可减少切削力对材料造成的内部损伤，具有裂纹抑制作用，降低裂纹的扩展程度，并且能够改变微细磨削工具磨粒的运动轨迹和材料的去除机理，使微细磨削工具的磨粒对工件表面的连续切削变成断续冲击，能够减少大深径比超微细孔边缘崩边损伤，减小大深径比超微细孔边缘崩边与孔壁裂纹、孔径和锥度变化，提高大深径比超微细孔内壁加工质量与加工效率，降低大深径比超微细孔的加工难度；而且，通过啄钻的加工方式，能够有效排除切屑，降低加工温度，并可减少微细磨削工具磨损，提高微细磨削工具的工作寿命，以降低加工成本。
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1.一种微细磨削工具，其特征在于：包括磨削工具主体，所述磨削工具主体的一端为圆柱状磨柄，所述磨削工具主体的另一端为磨头，所述磨头靠近所述磨柄的端部为锥形，所述磨头总长为30到50毫米，且所述磨头加工区直径为30到200微米，加工区长度为1到5毫米。
2.如权利要求1所述的微细磨削工具，其特征在于：所述磨头上固定有磨粒，所述磨头上的磨粒的计量单位目粒度为800到3000目；所述磨粒的材质为金刚石或立方氮化硼，所述磨粒通过烧结固定在磨头上。
3.超微细孔加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的超微细孔加工方法，其特征在于：所述超声辅助加工系统包括超声波发生器、供电模块支架和超声刀柄；在步骤S1中，:先将所述超声波发生器与供电模块支架连接，再将所述供电模块支架装夹于数控机床的主轴上，并将所述超声刀柄安装在主轴上，同时将所述供电模块支架与超声刀柄连接，再将所述微细磨削工具装夹于超声辅助加工系统的超声刀柄上。
5.如权利要求4所述的超微细孔加工方法，其特征在于：在步骤S1中，在将所述微细磨削工具装夹于超声辅助加工系统的超声
6.如权利要求4所述的超微细孔加工方法，其特征在于：在步骤S2中，先对微细磨削工具进行对刀，然后开启超声波发生器，以通过超声刀柄对微细磨削工具施加超声波振动。
7.如权利要求6所述的超微细孔加工方法，其特征在于：在步骤S2中，复合有竖向超声振动和圆周进给运动的微细磨削工具每次对工件进行啄钻加工后，均退刀至初始加工位置，然后再从初始加工位置下刀进行下一次的啄钻加工，以此方式对工件进行多次啄钻。
8.如权利要求3或7所述的超微细孔加工方法，其特征在于：从首次啄钻加工至末次啄钻加工，所述多次啄钻加工的深度呈递增设置；任意相邻两次啄钻加工深度的差值为2～10μm。
9.如权利要求3所述的超微细孔加工方法，其特征在于：超声辅助加工系统对微细磨削工具施加振幅为0～2.76μm的超低振幅超声波振动。
10.如权利要求3所述的超微细孔加工方法，其特征在于：在步骤S1中，若工件采用硬脆材料制成，选用金刚石制成的微细磨削工具安装于数控机床的超声辅助加工系统中；若工件采用金属材料制成，选用氮化硼制成或涂覆有涂层的微细磨削工具安装于数控机床的超声辅助加工系统中。
...【技术特征摘要】
1.一种微细磨削工具，其特征在于：包括磨削工具主体，所述磨削工具主体的一端为圆柱状磨柄，所述磨削工具主体的另一端为磨头，所述磨头靠近所述磨柄的端部为锥形，所述磨头总长为30到50毫米，且所述磨头加工区直径为30到200微米，加工区长度为1到5毫米。
2.如权利要求1所述的微细磨削工具，其特征在于：所述磨头上固定有磨粒，所述磨头上的磨粒的计量单位目粒度为800到3000目；所述磨粒的材质为金刚石或立方氮化硼，所述磨粒通过烧结固定在磨头上。
3.超微细孔加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的超微细孔加工方法，其特征在于：所述超声辅助加工系统包括超声波发生器、供电模块支架和超声刀柄；在步骤s1中，:先将所述超声波发生器与供电模块支架连接，再将所述供电模块支架装夹于数控机床的主轴上，并将所述超声刀柄安装在主轴上，同时将所述供电模块支架与超声刀柄连接，再将所述微细磨削工具装夹于超声辅助加工系统的超声刀柄上。
5.如权利要求4所述的超微细孔加工方法，其特征在于：在步骤s1中，在将所述微细磨削工具装夹于超声辅助加工系统的超声刀柄上后，使用粘接蜡将工件粘结于玻璃垫块上，再将粘结有工件的...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲁艳军，戴永祺，罗伟强，郭明荣，赵文钦，董留军，刘永，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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