[发明专利]一种工件表面分级微结构的加工方法

权利要求书

1.一种工件表面分级微结构的加工方法，其特征在于，所述表面分级微结构由亚微米级放电形貌和微米级表面织构组成，所述加工方法包括：

步骤1：基于待加工工件的表面形貌建立连续脉冲放电过程的材料蚀除模型，并根据所述材料蚀除模型构建电火花线切割加工的放电参数和放电形貌特征值之间的映射关系，根据所述映射关系得到待加工工件表面亚微米级放电形貌的调控方法；

步骤2：建立电火花线切割加工可蚀除距离模型和可控间歇放电加工作用下表面织构的成形模型，根据所述可蚀除距离模型和所述成形模型得到待加工工件表面微米级织构的成形工艺。

2.根据权利要求1所述的工件表面分级微结构的加工方法，其特征在于，步骤1中，所述基于待加工工件的表面形貌建立连续脉冲放电过程的材料蚀除模型，包括：

基于待加工工件的表面形貌，建立电火花单脉冲放电蚀除模型，并通过所述电火花单脉冲放电蚀除模型获得待加工工件表面的放电凹坑尺寸；

逐一搜寻电极丝和待加工工件表面的放电位置，确定待加工工件表面的放电点位置，通过所述放电点位置建立连续脉冲放电过程的材料蚀除模型。

3.根据权利要求2所述的工件表面分级微结构的加工方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于连续脉冲放电过程的材料蚀除模型输出的亚微米级放电形貌，提取放电参数，并基于所述放电参数确定放电形貌特征值。

4.根据权利要求1所述的工件表面分级微结构的加工方法，其特征在于，步骤1中，所述推导放电参数和放电形貌特征值之间的映射关系，包括：

设计多组放电参数进行连续脉冲放电材料蚀除过程仿真和实验验证，推导放电参数和放电形貌特征值之间的映射关系。

5.根据权利要求1所述的工件表面分级微结构的加工方法，其特征在于，步骤2中，所述电火花线切割加工可蚀除距离由临界击穿距离和电极丝振动距离组成。

6.根据权利要求5所述的工件表面分级微结构的加工方法，其特征在于，所述方法还包括：

建立放电通道击穿模型，分析放电参数对放电通道击穿时间、临界击穿距离的第一影响规律，并基于所述第一影响规律得到放电参数与临界击穿距离的数学关系。

7.根据权利要求5所述的工件表面分级微结构的加工方法，其特征在于，所述方法还包括：

建立工件往复运动激励下电极丝振动多物理场耦合模型，研究放电参数、电极丝偏置值、往复运动参数对电极丝振动特性的第二影响规律，基于所述第二影响规律确定加工参数情况下电极丝振动距离。

8.根据权利要求1所述的工件表面分级微结构的加工方法，其特征在于，步骤2中，在所述可蚀除距离的基础上，建立可控间歇放电加工作用下的微米级表面织构成形模型，根据所述可蚀除距离和所述成形模型得到微米级表面织构精准成形的加工参数。

9.根据权利要求1所述的工件表面分级微结构的加工方法，其特征在于，步骤2中，对待加工工件进行加工包括：

待加工工件在音圈电机带动下进行靠近和离开电极丝的往复运动，其中，往复运动频率为5-20Hz，幅值为5-50μm；

待加工工件在与往复运动垂直的方向单向移动，速度为1-100mm/min。

10.根据权利要求9所述的工件表面分级微结构的加工方法，其特征在于，通过可编程协同控制系统对音圈电机的控制，同步控制音圈电极往复运动频率、幅值和待加工工件单向移动速度，得到多种类型的表面分级微结构，其中，多种类型的表面分级微结构包括：槽宽均匀分布、槽宽梯度分布、槽宽周期分布。