实现工件减阻的电子束表面加工方法和具有减阻表面的板技术

本发明专利技术提供了一种实现工件减阻的电子束表面加工方法和具有减阻表面的板，其中的加工方法包括以下步骤：步骤1、使电子束在工件表面按照该扫描路径图形依次扫描，同时，沿垂直于工件表面上角形的排列方向以适当的速度移动工件；步骤2、重复步骤1，直至加工完成，该工件表面形成多个相互平行的条形凸棱。该加工方法利用小功率高品质电子束高速扫描，通过扫描波形设计优化和工作台移动使工件表面形成类似鲨鱼皮的仿生微细形貌特征，该具有减阻表面的板改善了工件表面流场分布，实现了减阻效果，可用于飞行器、潜水器等航空航天船舶等重要领域。

【技术实现步骤摘要】
实现工件减阻的电子束表面加工方法和具有减阻表面的板
本专利技术涉及电子束表面加工
，具体的是一种实现工件减阻的电子束表面加工方法，还是一种由该电子束表面加工方法制成的具有减阻表面的板。
技术介绍
现有的工件主要通过壁面开槽、加肋、布置旋流发生器等方法改变工件表面流场，实现减阻效果，但传统外形设计及宏观结构已经不能满足发展需求，而将工件表面加工成仿生微细结构进而实现减阻功能则具有更大的可行性和适用性，具有十分重大的意义。目前，工件表面的仿鲨鱼皮三角形沟槽微细结构在流场中具有减阻功能，而传统的加工方法无法或很难实现金属工件表面精细形貌的加工。
技术实现思路
为了解决现有技术中无法在工件表面加工出仿鲨鱼皮的三角形沟槽微细结构的问题，本专利技术提供了一种实现工件减阻的电子束表面加工方法和具有减阻表面的板，该实现工件减阻的电子束表面加工方法利用小功率高品质电子束高速扫描，通过扫描波形设计优化和工作台移动使工件表面形成类似鲨鱼皮的仿生微细形貌特征，该具有减阻表面的板改善了工件表面流场分布，实现了减阻效果，可用于飞行器、潜水器等航空航天船舶等重要领域。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种实现工件减阻的电子束表面加工方法，包括以下步骤：步骤1、使电子束在工件表面沿第一方向按照角形依次逐个的进行扫描，直至完成一排角形的扫描；同时，沿垂直于该工件表面上角形的排列方向移动工件；每个所述角形均由两条侧边和两条侧边相交形成的三个端点组成，该三个端点中两条侧边相交形成的端点为顶点，另外两个端点均为底点，每个该角形的角平分线均垂直于该第一方向，该电子束在工件表面扫描每个该角形的顺序均为：从该角形的顶点开始沿着该角形的一个侧边扫描到达该侧边的底点后结束，然后再从该角形的顶点开始沿着该角形的另一个侧边扫描到达该另一个侧边的底点后结束；步骤2、重复步骤1，直至该工件表面加工完成，在该工件表面形成多个相互平行的条形凸棱。一种实现工件减阻的电子束表面加工方法，包括以下步骤：步骤1、使电子束在工件表面沿第一方向按照角形依次逐个的进行扫描，直至完成该一排角形的扫描；每个所述角形均由两条侧边和两条侧边相交形成的三个端点组成，该三个端点中两条侧边相交形成的端点为顶点，另外两个端点均为底点，每个该角形的角平分线均垂直于该第一方向，该电子束在工件表面扫描每个该角形的顺序均为：从该角形的顶点开始沿着该角形的一个侧边扫描到达该侧边的底点后结束，然后再从该角形的顶点开始沿着该角形的另一个侧边扫描到达该另一个侧边的底点后结束；步骤2、沿垂直于工件表面上该角形的排列方向移动工件；步骤3、依次重复步骤1和步骤2，直至该工件表面加工完成，在该工件表面形成多个相互平行的条形凸棱。一种具有减阻表面的板，该板的表面具有上述的实现工件减阻的电子束表面加工方法形成的多个相互平行的条形凸棱。本专利技术的有益效果是，该实现工件减阻的电子束表面加工方法利用小功率高品质电子束高速扫描，通过扫描波形设计优化和工作台移动使工件表面形成类似鲨鱼皮的仿生微细形貌特征，该具有减阻表面的板改善了工件表面流场分布，实现了减阻效果，可用于飞行器、潜水器等航空航天船舶等重要领域。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步详细的描述。图1为第一种扫描路径图形。图2为第二种扫描路径图形。图3为第三种扫描路径图形。图4为电子束在工件表面加工的平面示意图。图5为电子束在工件表面加工的立体示意图。图6为电子束在具有减阻表面的板的表面加工出的条形凸棱的示意图。其中1.条形凸棱，2.板，3.电子束。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。实施例1一种实现工件减阻的电子束表面加工方法，包括以下步骤：步骤1、使电子束在工件表面沿第一方向A按照角形依次逐个的进行扫描(即如图1所示电子束在工件表面扫描一个角形留下的轨迹与该角形相同)，直至完成该一排角形的扫描，在电子束扫描的同时还要工件表面上沿第二方向B移动工件，该第二方向B为在工件表面上垂直于第一方向A的方向；每个所述角形均由两条侧边和两条侧边相交形成的三个端点组成，该三个端点中两条侧边相交形成的端点为顶点，另外两个端点均为底点，每个该角形的角平分线均垂直于该第一方向，该电子束在工件表面扫描一个角形的顺序为：从该角形的顶点开始沿着该角形的一个侧边扫描到达该侧边的端点后结束(即电子束扫描了该侧边或线段)，电子束扫描一个角形留下的轨迹，然后再从该角形的顶点开始沿着该角形的另一个侧边扫描到达该另一个侧边的端点后结束(即电子束扫描了该侧边或线段)。以图3、图4和图5为例进行详细说明，电子束3在工件表面按照图3所示的该扫描路径图形沿第一方向A依次扫描每一个角形，具体过程是：电子束3在工件表面从B1扫描至A1，然后电子束3从B1扫描至C1，然后电子束3从D1扫描至C1，然后电子束3从D1扫描至E1，然后电子束3从F1扫描至E1，然后电子束3从F1扫描至G1，以此循环扫描直至电子束3将图4和图5中下部的第一排角形全部扫描完毕，同时，在此过程中沿图4和图5中第二方向B移动工件。然后电子束3将进行第二排角形的扫描，具体是电子束3在工件表面从B2扫描至A2，然后电子束3从B2扫描至C2，然后电子束3从D2扫描至C2，然后电子束3从D2扫描至E2，然后电子束3从F2扫描至E2，然后电子束3从F2扫描至G2，以此循环扫描直至电子束3将第二排角形全部扫描完毕，在此过程中沿图4和图5中第二方向B移动工件。由此可见，图3中的点A、B、C、D、E分别与工件表面第一排角形中的A1、B1、C1、D1、E1相对应，图3中的点A、B、C、D、E还分别与工件表面第二排角形中的A2、B2、C2、D2、E2相对应，如图4和图5所示。步骤2、多次重复步骤1，直至该工件表面加工完成，在该工件表面形成多个相互平行的条形凸棱1，如图6所示。该实现工件减阻的电子束表面加工方法利用小功率高品质电子束高速扫描，通过扫描图形设计优化和工作台移动使工件表面形成类似鲨鱼皮的仿生微细形貌特征，进而改善工件表面流场分布，实现减阻效果，可用于飞行器、潜水器等航空航天船舶领域。在步骤1之前，还包括在以X轴和Y轴为坐标轴的平面直角坐标系中设计出电子束的扫描路径图形，如图1至图3所示，该扫描路径图形为沿X轴方向排列的一排所述角形；这样，在步骤1中，电子束在工件表面将沿该角形的排列方向按照该扫描路径图形依次对每个角形进行扫描，每个所述角形的顶点的朝向均相同，即如图1至图3所示，每个所述角形的顶点可以朝向Y轴的正方向也可以朝向Y轴的负方向，即其中的一个角形既可以为角形ABC或角形CDE，也可以为角形BCD，如图3所示。在本实施例中，X轴与第一方向A相对应，Y轴与第二方向B相对，第一方向A即为该工件表面上角形的排列方向。下面介绍可以用于制造类似鲨鱼皮的仿生微细形貌特征的电子束扫描路径图形，第一种：该扫描路径图形由多个相同的循环单元组成，该循环单元的循环次数为m，无单位，该循环单元可以由一个角形和一条线段组成，如图1所示，该角形的至少一个底点位于该X轴，该线段与该角形的底点连接，并且该线段也位于该X轴。该线段d的长度满足以下关系式：在该关系式中h为角形的高，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现工件减阻的电子束表面加工方法，其特征在于，所述实现工件减阻的电子束表面加工方法包括以下步骤：步骤1、使电子束在工件表面沿第一方向按照角形依次逐个的进行扫描，直至完成一排角形的扫描；同时，沿垂直于该工件表面上角形的排列方向移动工件；每个所述角形均由两条侧边和两条侧边相交形成的三个端点组成，该三个端点中两条侧边相交形成的端点为顶点，另外两个端点均为底点，每个该角形的角平分线均垂直于该第一方向，该电子束在工件表面扫描每个该角形的顺序均为：从该角形的顶点开始沿着该角形的一个侧边扫描到达该侧边的底点后结束，然后再从该角形的顶点开始沿着该角形的另一个侧边扫描到达该另一个侧边的底点后结束；步骤2、重复步骤1，直至该工件表面加工完成，在该工件表面形成多个相互平行的条形凸棱(1)。

【技术特征摘要】
1.一种实现工件减阻的电子束表面加工方法，其特征在于，所述实现工件减阻的电子束表面加工方法包括以下步骤：步骤1、使电子束在工件表面沿第一方向按照角形依次逐个的进行扫描，直至完成一排角形的扫描；同时，沿垂直于该工件表面上角形的排列方向移动工件；每个所述角形均由两条侧边和两条侧边相交形成的三个端点组成，该三个端点中两条侧边相交形成的端点为顶点，另外两个端点均为底点，每个该角形的角平分线均垂直于该第一方向，该电子束在工件表面扫描每个该角形的顺序均为：从该角形的顶点开始沿着该角形的一个侧边扫描到达该侧边的底点后结束，然后再从该角形的顶点开始沿着该角形的另一个侧边扫描到达该另一个侧边的底点后结束；步骤2、重复步骤1，直至该工件表面加工完成，在该工件表面形成多个相互平行的条形凸棱(1)。2.根据权利要求1所述的实现工件减阻的电子束表面加工方法，其特征在于：在步骤1之前，还包括在以X轴和Y轴为坐标轴的平面直角坐标系中设计出电子束的扫描路径图形，该扫描路径图形为沿X轴方向排列的一排所述角形；在步骤1中，电子束在工件表面沿该角形的排列方向按照该扫描路径图形依次对每个角形进行扫描，每个所述角形的顶点的朝向均相同。3.根据权利要求2所述的实现工件减阻的电子束表面加工方法，其特征在于：该扫描路径图形由多个相同的循环单元组成，该循环单元由一个角形和一条线段组成，该角形的至少一个底点位于该X轴，该线段与该角形的底点连接，并且该线段也位于该X轴；该线段的长度满足以下关系式：在该关系式中h为该角形的高，单位为mm；α为该角形的两条侧边之间的夹角，单位为°；d为线段的长度，单位为mm。4.根据权利要求3所述的实现工件减阻的电子束表面加工方法，其特征在于：该扫描路径图形为沿X轴方向排列的一排角形，每个角形的大小和形状均相同，每个角形的两个底点均位于该X轴。5.根据权利要求2所述的实现工件减阻的电子束表面加工方法，其特征在于：该扫描路径图形由多个相同的循环单元组成，该循环单元由一个大角形和至少一个小角形组成，该大角形的高大于小角形的高，该大角形的两个底点之间的距离大于小角形的两个底点之间的距离，该大角形的两个底点和小角形的两个底点均位于该X...

【专利技术属性】
技术研发人员：王西昌，李凯，张田，朱天辉，付鹏飞，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11