表面阵列微凸结构的振动划刻加工方法及装置

本申请涉及振动加工，特别涉及一种表面阵列微凸结构的振动划刻加工方法及装置。

背景技术：

1、近年来，周期阵列的表面微凸结构因具有独特的润湿性及更大的表面积，在冷凝、传热、生物抗菌、防/除冰等方面具有显著优势，已经被广泛应用于航空航天、电子器件、生物医疗等众多工业领域。

2、相关技术中，常见的材料表面阵列微凸结构制造方法包括：光刻加工、激光加工、电火花加工、化学沉积等。其中，切削加工在金属表面微凸结构加工制造领域具有独特的优势，质量高、低成本、无污染等。尤其是振动切削加工，其高频率振动可显著提高加工效率。

3、然而，相关技术中，振动切削加工基本上是“挖坑”式材料去除加工，可以加工微坑或微槽，但对于微凸结构成型困难、成型效率不高，亟需改进。

技术实现思路

1、本申请提供一种表面阵列微凸结构的振动划刻加工方法及装置，以解决相关技术中，振动切削加工基本上是“挖坑”式材料去除加工，可以加工微坑或微槽，但对于微凸结构成型困难、成型效率不高等问题。

2、本申请第一方面实施例提供一种表面阵列微凸结构的振动划刻加工方法，包括以下步骤：获取表面阵列微凸结构的形状、尺寸和阵列特征；基于所述表面阵列微凸结构的形状、尺寸和阵列特征选择最佳的振动切削装置；基于振动切削装置工作原理和所述表面阵列微凸结构，确定所述最佳的振动切削装置的工作频率和切深；以及根据所述表面阵列微凸结构的形状、尺寸及渐变尺寸要求选择最佳的刀具工艺参数，以利用所述最佳的振动切削装置和所述刀具工艺参数按照所述工作频率和所述切深进行振动划刻加工，生成所述表面阵列微凸结构。

3、可选地，在本申请的一个实施例中，所述刀具工艺参数包括振幅、相对运动速度、进给量和相位差。

4、可选地，在本申请的一个实施例中，所述基于所述表面阵列微凸结构的形状、尺寸和阵列特征选择最佳的振动切削装置，包括：根据所述表面阵列微凸结构的形状、尺寸和阵列特征确定振动切削装置的振动发生原理和振动维数；根据所述振动发生原理和所述振动维数确定所述最佳的振动切削装置。

5、可选地，在本申请的一个实施例中，所述基于振动切削装置工作原理和所述表面阵列微凸结构，确定所述最佳的振动切削装置的工作频率和切深，包括：根据所述振动发生原理确定所述工作频率；确定所述切深和时变信息。

6、可选地，在本申请的一个实施例中，所述表面阵列微凸结构包括近似菱形微凸结构、近似贝壳形微凸结构和近似圆锥形微凸结构中的至少一项。

7、本申请第二方面实施例提供一种表面阵列微凸结构的振动划刻加工装置，包括：获取模块，用于获取表面阵列微凸结构的形状、尺寸和阵列特征；选择模块，用于基于所述表面阵列微凸结构的形状、尺寸和阵列特征选择最佳的振动切削装置；确定模块，用于基于振动切削装置工作原理和所述表面阵列微凸结构，确定所述最佳的振动切削装置的工作频率和切深；以及加工模块，用于根据所述表面阵列微凸结构的形状、尺寸及渐变尺寸要求选择最佳的刀具工艺参数，以利用所述最佳的振动切削装置和所述刀具工艺参数按照所述工作频率和所述切深进行振动划刻加工，生成所述表面阵列微凸结构。

8、可选地，在本申请的一个实施例中，所述刀具工艺参数包括振幅、相对运动速度、进给量和相位差。

9、可选地，在本申请的一个实施例中，所述选择模块，包括：第一确定单元，用于根据所述表面阵列微凸结构的形状、尺寸和阵列特征确定振动切削装置的振动发生原理和振动维数；第二确定单元，用于根据所述振动发生原理和所述振动维数确定所述最佳的振动切削装置。

10、可选地，在本申请的一个实施例中，所述确定模块，包括：第三确定单元，用于根据所述振动发生原理确定所述工作频率；第四确定单元，用于确定所述切深和时变信息。

11、可选地，在本申请的一个实施例中，所述表面阵列微凸结构包括近似菱形微凸结构、近似贝壳形微凸结构和近似圆锥形微凸结构中的至少一项。

12、本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的表面阵列微凸结构的振动划刻加工方法。

13、本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的表面阵列微凸结构的振动划刻加工方法。

14、本申请实施例能够根据表面阵列微凸结构的形状、尺寸和阵列特征，选择合适的振动切削装置和刀具工艺参数，进而生成最佳的表面阵列微凸结构，提高了振动切削加工表面阵列微凸结构的质量，提升了加工效率，节约了加工时间，减少了加工成本。由此，解决了相关技术中，振动切削加工基本上是“挖坑”式材料去除加工，可以加工微坑或微槽，但对于微凸结构成型困难、成型效率不高等问题。

15、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种表面阵列微凸结构的振动划刻加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刀具工艺参数包括振幅、相对运动速度、进给量和相位差。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述表面阵列微凸结构的形状、尺寸和阵列特征选择最佳的振动切削装置，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于振动切削装置工作原理和所述表面阵列微凸结构，确定所述最佳的振动切削装置的工作频率和切深，包括：

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述表面阵列微凸结构包括近似菱形微凸结构、近似贝壳形微凸结构和近似圆锥形微凸结构中的至少一项。

6.一种表面阵列微凸结构的振动划刻加工装置，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述刀具工艺参数包括振幅、相对运动速度、进给量和相位差。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述选择模块，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-5任一项所述的表面阵列微凸结构的振动划刻加工方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-5任一项所述的表面阵列微凸结构的振动划刻加工方法。

技术总结
本申请涉及振动加工技术领域，特别涉及一种表面阵列微凸结构的振动划刻加工方法及装置，其中，方法包括：获取表面阵列微凸结构的形状、尺寸和阵列特征；基于表面阵列微凸结构的形状、尺寸和阵列特征选择最佳的振动切削装置；基于振动切削装置工作原理和表面阵列微凸结构，确定最佳的振动切削装置的工作频率和切深；根据表面阵列微凸结构的形状、尺寸及渐变尺寸要求选择最佳的刀具工艺参数，以利用最佳的振动切削装置和刀具工艺参数按照工作频率和切深进行振动划刻加工，生成表面阵列微凸结构。由此，解决了相关技术中，振动切削加工基本上是“挖坑”式材料去除加工，可以加工微坑或微槽，但对于微凸结构成型困难、成型效率不高等问题。

技术研发人员：王健健,冯平法,刘嘉辉,张建富,吴志军,郁鼎文,张翔宇
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15