基于旋转三维超声振动辅助加工技术的功能性微纳表面制备、评价及其应用研究

项目负责人:徐少林
技术领域:仿生微纳制造、生体材料表面改性、无粘结剂结合技术等

项目简介


通过制备表面微纳结构来获取各种优异的表面性能在工业领域有着广泛的应用,如光学上的无反射微纳表面,医学上的高生物相容性微纳表面、抗菌微纳表面,精密机械上的低摩擦微纳表面,以及微流体领域广泛应用的润湿性可控微纳表面等。如何高效率低成本高精度的制备这些功能性的微纳表面是加工领域的一项难题。本项目在传统切削加工技术具备高加工精度的特点上,创新性的加入了旋转超声振动这一高频运动元素,并对应开发了一种的可在三维空间产生多种振动模式的旋转超声振动轴,提出了一种全新的旋转三维超声振动辅助加工技术,该技术具备高效率低成本的制备高精度的多尺度复合微纳结构的能力。充分研究该技术的加工机理,制备多样化的微纳结构,评价其表面性能,具有重要的学术和市场应用价值。

技术优势


高频超声振动可以使旋转刀具的加工轨迹产生对应的高频小幅度周期性变化,结合数控加工机床的多轴联动,能够在各种形状的工件表面快速制备周期性的微纳结构。通过控制三维空间的进给运动、刀具的超声振动和几何形状,能够有效制备多尺度的复合微纳结构,并控制复合结构在较大尺度上的方向性和较小尺度上的几何构成,从而达到控制微纳结构的表面功能特性的目的。该加工技术具备高效率、低成本且能够制备高精度的多尺度复合微纳结构的特点。



市场现状


该项目所开发的加工技术能够有效的在各种材料表面制备功能性的多尺度复合微纳结构,可应用于生体材料的表面改性、微流体的控制、仿生制造等。