微铣金属表面微沟槽结构的粗糙度及形貌分析

作     者：张金峰 封超 马芸慧 唐微 巩亚东 ZHANG Jin-feng;FENG Chao;MA Yun-hui;TANG Wei;GONG Ya-dong

作者机构：山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590 东北大学机械与自动化学院辽宁沈阳110819 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2018年第26卷第12期

页      面：2998-3011页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 081203[工学-计算机应用技术] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0835[工学-软件工程] 0702[理学-物理学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(No.51775100 No.51705069) 山东省自然科学基金资助项目(No.BS2014ZZ007) 中国博士后科学基金资助项目(No.2016M5922165) 青岛博士后应用研究资助项目(No.2015182) 校人才引进科研启动基金资助项目(No.2014RCJJ023) 

主　　题：表面粗糙度 铣削参量 切削厚度 刀具跳动 

摘      要：为了提高和改善微沟槽表面质量,设计了高速微铣削实验,研究了微沟槽底面表面粗糙度和侧壁残留毛刺的变化规律。从理论角度引入了已加工表面的形成机理,建立了微观表面粗糙度理论模型,提出了刀具跳动对侧壁形貌变化影响的规律。利用三轴联动精密微细铣削机床加工微细直沟槽,并选取主轴转速、轴向切深、进给速度、刀具跳动量和材料组织结构为研究因素。采用多因素正交实验和极差分析法,对表面粗糙度值进行数值分析。铝合金,钢和钛合金三类微沟槽底面对应的最佳表面粗糙度值变化范围分别为1.073~1.481μm,0.485~0.883μm,0.235~0.267μm;无刀具跳动钛合金微沟槽壁毛刺的最大高度为7.637μm,而当刀具存在0.3μm的径向综合跳动量时对应的微槽壁毛刺的最大高度为21.79μm。铣削参数对表面粗糙度值的影响按从大到小依次为进给速度、主轴转速、轴向切深,且随着进给速度和轴向切深的增大,表面粗糙度值增大;随着主轴转速的增大,表面粗糙度值先减小后增大;在相同加工条件下,若微圆弧刀刃无磨损,微刀具的跳动量对微直沟槽侧壁表面质量有较大影响。同时,不同金属材料特性也是影响微沟槽表面质量的潜在因素。