[发明专利]一种微细切削表面微观形貌的提取和评价方法

说明书

1、技术领域

本发明涉及一种微细切削表面微观形貌的提取和评价方法，主要用于微细切削参数的优化选择和控制。

2、背景技术

在微小型系统发展的早期阶段，受当时机床和刀具技术的局限，曾经认为传统的机械加工方法不适合于制造微小零件。近年来，随着手表零件、微小型注塑模具、印刷电路板、X射线掩膜、光学系统等对各种材料微小型结构件加工需求的不断增长，以及超精密切削机床和微细切削刀具等相关技术的发展，微细切削已经成为实现多种材料微小型结构件经济、高效、高精度加工的一项关键技术。

微细切削是在传统切削工艺的基础上发展起来的一种全新的微细加工方法。根据刀具类型和切削方式进行区分，微细切削主要包括微细车削、微细立铣削、微细飞切、微细钻削、微细磨削和微细车铣复合加工等形式。

从技术角度分析，微细切削是一种直接去除材料的微细加工技术，工艺链短、材料去除率高、工艺过程简洁，非常适合于中小尺寸零件的经济性加工。通过控制进给量，可以对加工时间进行控制，能够满足批量生产的需要。微细切削在技术上具有很强的综合优势，是解决各类微小零件加工工艺的有效途径。

表面微观形貌不但对机械系统的摩擦磨损、接触刚度、疲劳强度、配合性质和传动精度等机械性能影响很大，而且直接影响机器的使用性能、可靠性及寿命。通过对微细切削表面微观形貌的提取和评价，能正确地识别出表面微观形貌在加工过程中的变化趋势和缺陷，对于控制和改进加工方法，研究表面几何特性与使用性能的关系，提高加工表面质量和产品性能具有极为重要的意义。

3、发明内容

本发明涉及一种微细切削状态特征的监控方法，发明内容主要包括：

(1)微细切削振动和表面微观形貌测量系统设计与搭建；

(2)描述微细切削表面微观形貌的数理统计函数和分形函数的选择，主要包括表面轮廓数字特征、表面粗糙度、功率谱密度函数、分形维数，幅值密度函数、自相关函数和功率谱密度函数、互相关函数等；

(3)描述微细切削表面微观形貌的特征参数的采集与数据处理。

4、附图说明

附图1：微细切削表面微观形貌测量示意图；

附图2：微细切削表面的原始轮廓、功率谱图和结构函数图。

5、具体实施方式

(1)用接触式表面粗糙度仪(如时代TR-240)对微细切削表面的原始轮廓沿垂直和平行于纹路的两个方向进行测量，通过通讯接口将实测数据输入计算机；

(2)选取幅值密度函数、自相关函数和功率谱密度函数、互相关函数等数理统计函数对微细切削表面的微观形貌进行评价；

(3)采用分形维数评价微细切削表面的不规则性特征，采用功率谱法和结构函数法计算微细切削表面轮廓的分形维数。典型微细切削表面的原始轮廓、功率谱图和结构函数如图2所示。