一種表面織構(gòu)的制造設(shè)備及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種表面織構(gòu)的制造設(shè)備及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]表面織構(gòu)是在功能表面上加工出的具有一定尺寸和排列的凹坑或微小槽型的陣列，表面織構(gòu)的主要幾何參數(shù)包括截面形狀和分布狀態(tài)，典型的截面形狀包括圓弧形、三角形、矩形、圓錐形等；分布狀態(tài)包括織構(gòu)在表面的位置、分布的幾何形狀以及分布密度等。表面織構(gòu)在改善表面的摩擦性能、光學(xué)性能，提高功能表面的抗磨損、液體滯留能力等方面起到重要的作用。表面織構(gòu)的加工方法包括:激光加工、光刻加工、離子刻蝕加工、電解加工、數(shù)控機(jī)械加工等方式，可以滿足現(xiàn)在大部分表面織構(gòu)的加工，但是存在加工精度和加工效率難以同時保證、加工成本較高等一系列問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種表面織構(gòu)的制造設(shè)備及其使用方法，利用電磁激振產(chǎn)生穩(wěn)定的振幅和頻率來驅(qū)動工具頭，配合X、Y、Z三個方向滑臺的高精度單獨(dú)運(yùn)動或聯(lián)動，產(chǎn)生出分布復(fù)雜的表面織構(gòu)，加工精度高，效率高，操作方便快捷。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案之一是:
[0005]一種表面織構(gòu)的制造設(shè)備，包括被加工試件4及對被加工試件4進(jìn)行加工的工具頭5 ;還包括基座系統(tǒng)、電磁激振系統(tǒng)和壓力傳感器6 ;
[0006]所述被加工試件4固接在基座系統(tǒng)上；所述電磁激振系統(tǒng)裝接在基座系統(tǒng)上；所述工具頭5固接在電磁激振系統(tǒng)上；所述壓力傳感器6與工具頭5相連；
[0007]通過基座系統(tǒng)調(diào)節(jié)被加工試件4與工具頭5的相對位置；通過電磁激振系統(tǒng)使工具頭5發(fā)生振動從而實現(xiàn)工具頭5對被加工試件4進(jìn)行加工；通過壓力傳感器6檢測工具頭5與被加工試件4間壓力的動態(tài)變化。
[0008]一實施例中:所述基座系統(tǒng)包括光學(xué)平板1，X軸滑臺3，Y軸滑臺2和Z軸滑臺10 ；Y軸滑臺2滑動裝接在光學(xué)平板I上且可沿Y軸方向滑動；x軸滑臺3滑動裝接在Y軸滑臺2上且可沿X軸方向滑動；所述被加工試件4固接在X軸滑臺3 ;Z軸滑臺10滑動裝接在光學(xué)平板I上且可沿Z軸方向滑動；所述X軸方向、Y軸方向與Z軸方向兩兩垂直；通過X軸滑臺3、Y軸滑臺2和Z軸滑臺10使被加工試件4和工具頭5可在X軸方向、Y軸方向與Z軸方向上移動從而調(diào)節(jié)被加工試件4與工具頭5的相對位置；
[0009]所述電磁激振系統(tǒng)包括交流線圈(11)，永磁體(12)和彈簧(13);電磁激振器支架
(9)裝接在Z軸滑臺(10)，永磁體(12)裝接在電磁激振器支架(9);交流線圈(11)固接在電磁激振器外殼⑶上；所述工具頭(5)固接在連接桿(7)上；通過交流線圈(11)產(chǎn)生振動并通過電磁激振器外殼⑶和連接桿(7)傳遞至工具頭(5)以使工具頭(5)發(fā)生振動從而實現(xiàn)工具頭(5)對被加工試件(4)進(jìn)行加工；
[0010]Z軸滑臺10所述壓力傳感器6裝接在工具頭5與連接桿7之間。
[0011]一實施例中:所述工具頭5形狀根據(jù)所需被加工試件4的表面織構(gòu)截面形狀要求設(shè)定，所述工具頭5材質(zhì)根據(jù)被加工試件4材質(zhì)選擇。
[0012]一實施例中:所述連接桿(7)為帶錐度螺釘；所述連接桿(7)螺接在電磁激振器外殼⑶上。
[0013]一實施例中:所述X軸滑臺3由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，其步進(jìn)精度優(yōu)于0.35 μ m ;所述Y軸滑臺2由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，其步進(jìn)精度優(yōu)于0.35 μ m;所述Z軸滑臺10由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，其步進(jìn)精度優(yōu)于0.35 μ mo
[0014]—實施例中:所述電磁激振器的性能參數(shù)為:振動頻率f = O?20000Hz，振幅范圍為O?5mm。
[0015]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案之二是:
[0016]一種表面織構(gòu)的制造設(shè)備的使用方法，包括:
[0017]I)通過X軸滑臺3和Y軸滑臺2調(diào)整被加工試件4在X軸方向與Y軸方向上的位置使其正對工具頭5 ；
[0018]2)通過Z軸滑臺10調(diào)整工具頭5在Z軸方向上的位置使其與被加工試件4剛好接觸；
[0019]3)根據(jù)所需表面織構(gòu)的深度，繼續(xù)移動Z軸滑臺10使工具頭5壓入被加工試件4 ；
[0020]4)根據(jù)所需表面織構(gòu)的幾何參數(shù)，調(diào)整電磁激振系統(tǒng)的振動頻率和振幅并確定X軸滑臺3和/或Y軸滑臺2的移動速度，啟動電磁激振系統(tǒng)使工具頭5發(fā)生振動并根據(jù)需要同時使X軸滑臺3和/或Y軸滑臺2移動以對被加工試件4進(jìn)行加工，從而制造出所需的表面織構(gòu)。
[0021]—實施例中:還包括:
[0022]5)通過移動Z軸滑臺10抬起工具頭5，根據(jù)所需表面織構(gòu)的幾何參數(shù)，調(diào)整X軸滑臺3和/或Y軸滑臺2的位置，重復(fù)所述步驟3) -4) 一次或多次，從而制造出所需的表面織構(gòu)。
[0023]一實施例中:所述步驟2)中，判斷工具頭5與被加工試件4剛好接觸的方法為:壓力傳感器6檢測到工具頭5與被加工試件4間壓力大于臨界值時，發(fā)出提醒信號，此時即為工具頭5與被加工試件4剛好接觸。
[0024]本技術(shù)方案與【背景技術(shù)】相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0025]本發(fā)明提供的一種表面織構(gòu)的制造設(shè)備，利用電磁激振產(chǎn)生穩(wěn)定的振幅和頻率來驅(qū)動工具頭，配合X、Y、Z三個方向滑臺的高精度移動，使工具頭與被加工試件發(fā)生相對移動產(chǎn)生表面織構(gòu)，同時可以結(jié)合數(shù)控技術(shù)實現(xiàn)X、Y、Z三個方向滑臺的聯(lián)動，產(chǎn)生出分布更加復(fù)雜的表面織構(gòu)。
【附圖說明】
[0026]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0027]圖1所示為本發(fā)明的一種表面織構(gòu)的制造設(shè)備示意圖，A為主視圖，B為局部示意圖。
[0028]圖2所示為本發(fā)明實施例2的一種表面織構(gòu)的加工效果圖。
[0029]圖3所示為本發(fā)明實施例3的一種表面織構(gòu)的加工效果圖。
[0030]圖4所示為本發(fā)明實施例4的一種表面織構(gòu)的加工效果圖。
[0031]附圖標(biāo)記:1.光學(xué)平板；2.Y軸滑臺；3.X軸滑臺;4.被加工試件;5.工具頭;6.壓力傳感器；7.連接桿；8.電磁激振器外殼；9.電磁激振器支架10.Z軸高精度滑臺；11.交流線圈；12.永磁體；13.彈簧。
【具體實施方式】
[0032]下面通過實施例具體說明本發(fā)明的內(nèi)容:
[0033]實施例1
[0034]請查閱圖1，一種表面織構(gòu)的制造設(shè)備，包括被加工試件4及對被加工試件4進(jìn)行加工的工具頭5 ;還包括基座系統(tǒng)、電磁激振系統(tǒng)和壓力傳感器6 ;
[0035]所述基座系統(tǒng)包括光學(xué)平板1，X軸滑臺3，Y軸滑臺2和Z軸滑臺10 ；Y軸滑臺2滑動裝接在光學(xué)平板I上且可沿Y軸方向滑動；x軸滑臺3滑動裝接在Y軸滑臺2上且可沿X軸方向滑動；所述被加工試件4固接在X軸滑臺3 ;Ζ軸滑臺10滑動裝接在光學(xué)平板I上且可沿Z軸方向滑動；所述X軸方向、Y軸方向與Z軸方向兩兩垂直；
[0036]所述電磁激振系統(tǒng)包括交流線圈(11)，永磁體(12)和彈簧(13);電磁激振器支架(9)裝接在Z軸滑臺(10)，永磁體(12)裝接在電磁激振器支架(9);交流線圈(11)固接在電磁激振器外殼(8)上；所述工具頭(5)固接在連接桿(7)上；
[0037]所述壓力傳感器6裝接在工具頭5與連接桿7之間；
[0038]通過X軸滑臺3、Y軸滑臺2和Z軸滑臺10使被加工試件4和工具頭5可在X軸方向、Y軸方向與Z軸方向上移動從而調(diào)節(jié)被加工試件4與工具頭5的相對位置；通過電磁激振器產(chǎn)生電磁激振并通過電磁激振器外殼8和連接桿7傳遞至工具頭5以使工具頭5發(fā)生振動從而實現(xiàn)工具頭5對被加工試件4進(jìn)行加工；通過壓力傳感器6檢測工具頭5與被加工試件4間壓力的動態(tài)變化，當(dāng)壓力大于臨界值時，壓力傳感器6發(fā)出提醒信號。
[0039]本實施例之中，所述工具頭5形狀根據(jù)所需被加工試件4的表面織構(gòu)截面形狀要求設(shè)定，所述工具頭5材質(zhì)根據(jù)被加工試件4材質(zhì)選擇。
[0040]本實施例之中，所述連接桿7為帶錐度螺釘；其螺紋的錐度部分在螺釘?shù)奈膊?，電磁激振器外?端面上設(shè)有螺紋孔，帶錐度螺釘?shù)腻F度部分與該螺紋孔內(nèi)錐面適配以使連接桿7螺接在電磁激振器外殼8上。
[0041]本實施例之中，所述X軸滑臺3由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，其步進(jìn)精度優(yōu)于0.3 μπι ;所述Y軸滑臺2由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，其步進(jìn)精度優(yōu)于0.3μηι;所述Z軸滑臺10由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，其步進(jìn)精度優(yōu)于0.3 μ m。
[0042]本實施例之中，振動頻率f = O?20000Hz，振幅范圍為O?5mm。
[0043]本發(fā)明現(xiàn)場使用方式如下:
[0044]I)通過X軸滑臺3和Y軸滑臺2調(diào)整被加工試件4在X軸方向與Y軸方向上的位置使其正對工具頭5 ；
[0045]2)通過Z軸滑臺10調(diào)整工具頭5在Z軸方向上的位置使其與被加工試件4剛好接觸；所述判斷工具頭5與被加工試件4剛好接觸的方法為:壓力傳感器6檢測到工具頭5與被加工試件4間壓力大于臨界值時，發(fā)出提醒信號，此時即為工具頭5與被加工試件4剛好接觸；所述臨界值=0.005?0.02N，根據(jù)被加工試件的材料決定，材料硬度越大，臨界值越尚;
[0046]3)根據(jù)所需表面織構(gòu)的深度，繼續(xù)移動Z軸滑臺10使工具頭5壓入被加工試件4 ；
[0047]4)根據(jù)所需表面織構(gòu)的幾何參數(shù)，調(diào)整電磁激振系統(tǒng)的振動頻率和振幅并確定X軸滑臺3和/或Y軸滑臺2的移動速度，啟動電磁激振系統(tǒng)使工具頭5發(fā)生高頻振動并根據(jù)需要同時使X軸滑臺3和/或Y軸滑臺2移動以對被加工試件4進(jìn)行加工；
[0048]5)通過移動Z軸滑臺10抬起工具頭5，根據(jù)所需表面織構(gòu)的幾何參數(shù)，調(diào)整X軸滑臺3和/或Y軸滑臺2的位置，重復(fù)所述步驟3) -4) 一次或多次，從而制造出所需的表面織構(gòu)。
[0049]實施例2
[0050]請查閱圖2，為采用本發(fā)明的一種表面織構(gòu)的制造設(shè)備及制造方法所產(chǎn)生的一種表面織構(gòu)的加工效果圖，其加工過程如下:
[0051]I)通過X軸滑臺3和Y軸滑臺2調(diào)整被加工試件4在X軸方向與Y軸方向上的位置使其正對工具頭5 ;本實施例之中，工具頭5頂端形狀為頂錐角60°，圓頭半徑20 ym的圓錐，工具頭5材質(zhì)