走进超精密加工与微细加工:如何能在道具椭圆振动之下加工出镜面
10-07-2023
走进超精密加工与微细加工:如何能在道具椭圆振动之下加工出镜面


网上闲逛,发现个和张老师当年所学非常接近的内容,昨夜思考椭圆振动切削的原理都失眠了,转载过来,希望有识之士解释一下:


如何能在道具椭圆振动之下加工出镜面呢?这个椭圆振动相对于被加工工件来说是怎样的运动?


研究内容:


一,通过椭圆振动切削进行超精密、微细加工


专家们设计了称为椭圆振动切削的独创性的加工方法,并进行了以实用化为目的的研究开发。


该方法通过使刀具刀尖一边椭圆振动一边进行加工。由于一边断续地拉起切屑一边进行切削,因此与通常切削相比剪切角变大,能够减小切削力、切削能量、切削热。


另外,在通常切削中,由于急剧工具磨损或被切削材料的脆性破坏,不可能实施的淬火钢或玻璃的镜面加工,也可以用该方法实现。


该校目前,正在进行与该切削工艺解析、测量相关的基础研究、对单晶材料、烧结材料等各种难切削材料的应用、微/纳米级的功能性表面的高效超精密加工等的研究。


楕円振動切削を利用した磨きレス鏡面加工


二,利用椭圆振动切削的无磨镜面加工


在椭圆振动切削加工中,对于淬火后的模具钢,可以实现镜面水平的表面粗糙度。因此,将本方法用于模具加工时,不需要使形状精度劣化的研磨工序(无研磨)。


在以往的2自由度振子和控制系统中,由于振动工具和被切削材料的干涉等,加工形状受到限制。


正在开发使用自由曲面的镜面加工技术被期待作为实现模具钢的无抛光镜面加工的下一代制造技术。


三,CMP工艺建模与高精度分析模型开发


作为半导体制造工艺之一,为了使晶片表面产生的凹凸平坦化,利用了被称为CMP(Chemical Mechanical Polishing)的研磨技术。


它在集成度高的产品的制造中是必须的技术,以提高研磨率控制性和划痕抑制等性能。


利用ALE有限元法开发了高精度的研磨过程分析模型,在此基础上开发了能够高精度推定以往技术中困难的材料特性等各种条件对研磨过程的影响的解析方法。


并且,正在研究研磨率分布的控制技术和新的过程监控技术。


四,具有三维微结构的高效率微混合器的开发


近年来,在一个小型芯片上进行流体的混合、提取、分析等的系统(μ-TAS)的研究正在进行。


但是,在形成于此的微流道中,由于尺寸微小,成为雷诺数的小层流,流体难以混合是难题。


因此,虽然进行了很多微型混合器的研究,但由于以往主要利用半导体工艺,因此存在其形状受限、混合效率差、制造困难等问题。


在本研究方案中,设计了通过机械加工制作模具,通过一次转印成形可以批量生产独立的高效率切向转换型微型混合器,并正在尝试开发兼顾低成本和高效率混合的微型混合器。


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