一种三向异频振动辅助铣削加工方法

本发明属于机械加工，具体来说涉及一种三向异频振动辅助铣削加工方法。

背景技术：

1、多尺度微结构依托跨尺度协同设计，在材料性能优化与功能集成领域展现出不可替代的应用价值，其凭借超疏水、高生物相容性、低摩擦损耗及能量转换效率提升等优异性能，能够满足不同领域对材料性能的差异化需求，已成为生物医学、航空航天、环保能源、仿生功能材料等高端领域技术突破的核心功能载体。

2、上述跨领域的差异化性能优势，本质上均源于多尺度微观结构（纳米、微米及宏观架构）的空间排布与跨尺度协同效应。微结构宏观功能的发挥，对表面形貌的完整性、阵列的空间均匀性以及特征尺度的精准度有着极高的敏感性；即便是微米乃至纳米级的加工误差或形貌缺陷，也足以显著破坏结构表面的减阻、润湿或力学传导等核心性能。因此，实现上述特定高级功能的核心前提，在于能否对多尺度微结构开展定向、精准的规模化制备。

3、目前，从实际工程应用层面来看，复杂微结构表面的高精度制造仍面临巨大瓶颈，具体表现为：现阶段业内采用三维振动辅助铣削制备多尺度微结构表面时，x、y、z三向振动频率参数的选择普遍缺乏系统性的理论指导，主要依靠个人加工经验与试错实验进行摸索，该经验式操作模式存在显著技术缺陷：

4、其一，经验试错模式需要反复调试三向振动频率参数，加工效率低、批次间加工一致性差，严重制约了多尺度微结构加工工艺从实验室基础研究走向规模化工程应用；

5、其二，三向振动频率参数随意组合选取会导致振动公共周期失控，进而导致单个振动公共周期内微结构数量偏离设计值，使微结构群排布密度紊乱；且非规范的振动频率搭配易造成相邻微结构发生重叠、黏连，破坏微结构几何完整性与空间独立性，使多尺度微结构表面形貌出现明显畸变，进而会使得微结构阵列周期性、均匀性失效，加工出的多尺度结构的协同作用无法发挥，最终导致工件超疏水、低摩擦、生物相容等核心功能大幅衰减甚至完全丧失。

6、因此，开发一套可落地、可量化的三向振动频率调控方法，是解决上述问题的核心关键。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种三向异频振动辅助铣削加工方法。

2、本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

3、一种三向异频振动辅助铣削加工方法，包括：将三维振动辅助装置的底部与数控机床上的工作台固装，将工件固定在三维振动辅助装置上，令刀具与数控机床的机床主轴固装，使刀具位于工件上方，以刀具与工件的初始接触点为原点构建工件坐标系，通过机床主轴驱动刀具自转同时使其沿工件坐标系x轴方向执行匀速直线铣削进给运动，同时令三维振动辅助装置做x、y、z三向正弦振动；其中，在铣削加工时，三维振动辅助装置在x方向的振动频率、在y方向的振动频率以及在z方向的振动频率需满足以下条件：

4、

5、式中，为单个公共周期内，在工件表面形成的沿x方向排列的微结构的总数； ，为、、的最大公因数。

6、本发明的有益效果如下：

7、本发明提供一种高效、高精度、适配性广的三向异频振动辅助铣削加工方法，该加工方法可在刀具自转并沿工件坐标系x轴方向执行匀速直线铣削进给运动时，令三维振动辅助装置在x、y、z三向振动频率、、满足特定条件，从而在三向正弦振动同步回归初始相位同步状态的最小时间单元（公共周期）内，实现对工件被加工表面微结构的数量、排布规律的精确控制；最终实现对工件摩擦润滑、力学性能、界面浸润及光学传热特性的主动调控；通过借助本发明三向异频振动辅助铣削加工方法，可按需制备多尺度微结构，充分发挥多尺度微结构在超疏水、低摩擦、高生物相容性、高效能量转换等方面的优势。

1.一种三向异频振动辅助铣削加工方法，其特征在于，包括：将三维振动辅助装置的底部与数控机床上的工作台固装，将工件固定在三维振动辅助装置上，令刀具与数控机床的机床主轴固装，使刀具位于工件上方，以刀具与工件的初始接触点为原点构建工件坐标系，通过机床主轴驱动刀具自转同时使其沿工件坐标系x轴方向执行匀速直线铣削进给运动，同时令三维振动辅助装置做x、y、z三向正弦振动；其中，在铣削加工时，三维振动辅助装置在x方向的振动频率、在y方向的振动频率以及在z方向的振动频率需满足以下条件：