【摘 要】
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深窄微槽通常应用于国防、民用等领域,其尺寸精度和表面完整性的优劣直接决定了微器件的使役性能。近年来采用微细铣削技术制备深窄微槽得到了广泛应用,该技术被认为是一种高效、高精度和高柔性的微加工技术,但其存在刀具寿命短、加工表面完整性差等问题。为了解决以上问题,本文提出了激光—微细铣削复合加工S型深窄微槽的工艺方法,同时围绕该复合工艺开展了相关的理论和试验研究。主要研究工作如下:(1)使用COMSOL
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深窄微槽通常应用于国防、民用等领域,其尺寸精度和表面完整性的优劣直接决定了微器件的使役性能。近年来采用微细铣削技术制备深窄微槽得到了广泛应用,该技术被认为是一种高效、高精度和高柔性的微加工技术,但其存在刀具寿命短、加工表面完整性差等问题。为了解决以上问题,本文提出了激光—微细铣削复合加工S型深窄微槽的工艺方法,同时围绕该复合工艺开展了相关的理论和试验研究。主要研究工作如下:(1)使用COMSOL Multiphysics软件对激光烧蚀无氧铜的热效应仿真开展了相关研究,建立了激光与材料的传热模型,给出了材料物理特性随温度变化的函数表达式并将其用于仿真模型参数的设置中,对材料的相变过程进行模拟,利用动网格法模拟了因相变引起的材料去除过程,得到激光工艺参数对烧蚀深度及温度场分布的影响规律。(2)在数值仿真结果的基础上,研究了不同的激光扫描策略、激光强度、扫描速度和扫描次数对无氧铜深窄微槽成型的影响规律;探究了激光加工参数对无氧铜材料热影响层特性(硬度和深度)以及表层组织的影响规律;基于曲面响应法建立了响应和变量之间的定量关系,并对多目标进行了优化。(3)研究了激光加工后材料的微细铣削可加工性,对比分析了单向全槽铣和单向复合铣加工无氧铜深窄微槽的铣削力、已加工表面质量以及刀具磨损的变化情况;最后成功制备了30个周期的特征宽度为0.2mm,深宽比为2.5的S型深窄微槽结构。
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