摘要：现阶段,尖端装备对高精密复杂微型结构件的需求越来越大,微铣刀的专用化需求挑战着刀具设计的灵活性和准确性。目前,微铣刀设计领域存在以下问题:由于尺度差异导致传统铣刀设计方法已不再适用、切削工艺优化过程与刀具设计过程相分离。针对以上问题开展了微铣刀设计方法的研究,并开发了微铣刀参数化设计系统。首先基于UG/Open平台建立了微铣刀三维模型样板文件并对其几何特征进行解构,通过表达式功能串联刀具几何特征,借助程序编程实现驱动,完成微铣刀三维模型的快速设计;最终基于UG二次开发平台,以加工需求为驱动,以工件材料、加工结构、加工工艺等多种因素限制为约束条件,通过刀具设计特征,将刀具的设计参数与切削效果结合起来,开发了微铣刀参数化设计系统。

摘要：提出基于WEDG技术的微铣刀在位制备方法,将微铣刀的制备与使用结合起来,在同一台微细电火花加工机床上完成微铣刀的在位制备与在位铣削过程,可实现微铣刀的低成本高精度制备,同时避免微铣刀的二次装夹所造成的倾斜和偏心误差,提高微铣削整体质量。为验证基于WEDG技术的微铣刀在位制备工艺方法的可行性,基于自研μEM-200CDS2型双主轴三工位微细组合电加工机床平台,进行了微铣刀在位制备与在位铣削的实验研究。结合WEDG工艺特点对微铣刀进行材料选用与构型设计,实现了直径小于100μm、刃口锋利的D型微铣刀的制备,并利用所制备微铣刀在位铣削出最小壁厚小于20μm的一组薄壁结构。实验结果表明:基于WEDG技术的微铣刀在位制备方法在原理和技术上是可行的。

摘要：在微细铣削加工中,微铣刀的径向跳动会降低工件的加工精度与表面质量,还会减少刀具使用寿命。为了减少刀具径跳,基于在位制备的思想,介绍了线电极电火花磨削(WEDG)加工微铣刀的原理,搭建了实验平台,设计了在位制备微铣刀的工艺过程和加工参数,提出了放电感知在位检测刀具尺寸的方法,利用WEDG技术制造出刀头直径为76.59μm的微铣刀,并加工出了平均槽宽78.40μm,平均表面粗糙度值Ra 77.50 nm的微结构。

摘要：针对微细铣削加工过程的特点,建立了微铣刀结构模型并利用Pro E软件进行了微细铣刀的结构设计,采用Abaqus软件通过有限元仿真方法比较不同结构参数的微铣刀的模态及抗断裂强度,获得了各阶模态固有频率和振型,以及微铣刀结构上的应力分布情况与特点,分析了刃口直径为50μm微铣刀的刀具悬伸量及刀具尖端几何形状对刀具性能的影响,从而获得了适合加工的几何结构参数.通过聚焦离子束(FIB)方法制备了刃口直径为50μm的微铣刀,在不同基底材料上进行了微铣削加工实验研究,并通过扫描电子显微镜(SEM)高分辨率地观测并分析了铣削效果以及微铣刀的磨损情况,探讨了几何形状以及实际偏心量对刀具的影响并评价了不同几何形状微铣刀的性能.

摘要：由于具有加工材料的多样性和能加工复杂三维曲面的独特优势,微铣削已经广泛应用于微小型零部件的加工领域然而,较小的刀具尺寸和较高的主轴转速导致微铣刀磨损较快,影响产品质量的一致性。因此,以微铣削振动信号为研究对象,提出了基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)与改进型BP神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)的微铣刀磨损监测方法。首先通过VMD对微铣削振动信号进行信号处理和特征提取,并选择VMD分解后的内禀模式函数(Intrinsic Mode Function,IMF)的峭度和偏态作为微铣刀磨损特征。接着利用基于Particle Swarm Optimization(PSO)优化算法的BPNN模型对提取的微铣刀磨损特征进行分类、结果表明,文中提出的微铣刀磨损监测方法能够快速准确地识别微铣刀的5种磨损状态,具有一定的理论价值和实践意义。

摘要：提高智能制造过程中微铣削刀具状态监测的精度和效率,提出了一种基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和BP神经网络-遗传算法(Back-Propagation Neural Networks-Genetic Algorithm,BPNN-GA)的微铣刀磨损预测方法。在此方法中,首先对微铣削振动信号进行EMD分解,提取各个IMF分量的均值、均方根、峭度、偏态作为微铣刀磨损特征。然后通过相关性分析选择与微铣刀磨损特征密切相关的特征,并选择相互之间相关度最小的几个特征作为微铣刀磨损特征,这样既保证了特征对于研究对象的灵敏度,又保证了特征之间的独立性,不会造成信息冗余。最后利用BPNN-GA模型进行特征分类,实现微铣刀磨损的预测。结果表明,本文提出的微铣刀磨损预测方法能够准确识别各种磨损状态,可以为其它刀具状态监测方法提供必要的理论基础和实践意义。

摘要：针对微细铣削加工过程的特点,建立了微铣刀数学模型,通过理论分析和仿真试验等多种手段深入开展微铣削力学分析,深入研究了直径在0.5mm以下微铣刀的几何结构,结果表明传统螺旋结构微铣刀的刚度、强度非常低,在加工中容易弯曲和断裂;而采用锥体三角形等简化几何结构的微铣刀,可获得更高的刚度和强度,更有利于微铣刀制作及刀具寿命的提高。