本技术介绍了一种利用超声铣削技术制造难加工材料表面多级微结构的新方法。该方法涉及以下步骤:首先,设定合适的加工参数(S1);其次,使刀具刀尖沿周期性振动轨迹运动,从而在工件表面形成多级微结构。该技术能有效提高加工效率和表面质量,适用于多种难加工材料。
背景技术
难加工材料因其独特的物理和化学特性,在多个领域有着广泛的应用。譬如具有强度高、密度低、耐腐蚀、生物相容性强等特点的钛合金,常用于人工骨关节等植入物、航空航天领域中的飞机发动机部件、以及化工行汽车工业等领域中。而在难加工材料上加工微结构则能进一步提升其性能,不同的微结构可以改变难加工材料的表面形貌,改善材料的物理化学性能、耐腐蚀性,提升其在不同应用中的表现,譬如在乏气余热回收领域中,微结构能够增加材料表面积并改变润湿性进而提升换热效率、促进余热回收利用。但是,在许多应用场景中,出于对性能的要求,常规的单级微结构难以满足需求,需要进一步加工出多级微结构。
因此,研究难加工材料表面复杂多级微结构的高效制备工艺是非常重要的。目前,主要以非机械方法实现表面微结构加工,如化学刻蚀、光刻、电火花/电化学加工、激光/离子束刻蚀等方法。然而这些方法存在着诸如可用材料有限、工程程序复杂、制造效率不高、设备昂贵、工艺条件苛刻、环境污染等问题,难以实际应用于难加工材料表面复杂多级微结构的制备。以刀具伺服金属切削为代表的机械加工能够高效低成本制造高精度的表面微结构,这种方法具有高效低成本的优势。但由于刀具伺服切削方法的带宽限制,其制造的微结构分辨率一般在几百微米,难以灵活构筑微结构。并且当前大部分多级微结构的加工方法是将不同级次的微结构分步进行加工的,这也限制了加工的效率。
实现思路