一种PDMS材料用超声辅助超低温微细铣削复合加工装置，其特征是它包括微细喷嘴、微细喷嘴固定装置、伺服电机、主轴、超声微径铣刀刀具组件、横梁、立柱、工作台和底座，工作台安装在底座上，所述的工作台上固定有PDMS基片，立柱安装在工作台上，横梁安装在立柱上，所述的超声微径铣刀刀具组件固定在主轴上，主轴安装在横梁上并由也安装在横梁上的伺服电机驱动，微细喷嘴通过微细喷嘴固定装置固定在横梁上，开始加工前，调整微细喷嘴的位置，使液氮射流聚焦在超声微径铣刀刀具组件前段的待加工区域并形成脆化域。本实用新型专利技术可以获得较高的材料去除速率和较好的表面完整性，工艺可控性高，能够实现聚合物弹性体材料的高效、高质量加工。加工。加工。
【技术实现步骤摘要】
一种PDMS材料用超声辅助超低温微细铣削复合加工装置
[0001]本技术涉及一种微细加工
，尤其是一种聚合物PDMS材料的加工技术，具体地说是一种用于聚合物PDMS材料的超声辅助超低温微细铣削复合加工装置。
技术介绍
[0002]随着制造技术的发展，聚合物材料因其优异的生物性能，已广泛应用于医疗器械等领域。PDMS材料是典型的聚合物材料，具有电磁能量耗散低，介电强度高，使用温度范围宽，生物相容性好，无毒，光学透明度高，透气性高，化学反应性低等优良特性，在微流控芯片中应用较为广泛。微流控技术是依靠对微通道网络内的微流体的操纵与控制，实现分析功能的一种技术平台，被称为下一代医疗诊断的“颠覆性技术”。传统的PDMS微流控芯片主要通过模塑法来制备。然而，该方法在制备之前需要加工出一套精密模具，且一套模具只能制备一种类型的微流控芯片，难以满足多品种、小批量的生产需求。因此，如何实现PDMS材料的快速微细加工成为一项备受关注的先进制造技术。
[0003]微细铣削加工是微细加工领域中一种重要的先进制造技术，具有成本低、柔性强的特点，尤其适合于加工多种工程材料以及带有复杂曲面的微结构特征。然而，当对PDMS材料进行微细铣削加工时，由于其弹性模量小，易出现加工变形大、表面质量差等现象。
[0004]文献（Matthias Putz, Martin Dix, Mike Neubert, Torsten Schmidt. Mechanism of Cutting Elastomers with Cryogenic Cooling[J]. CIRP Annals
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Manufacturing Technology, 2016, 65(1):73
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76.）中提到一种液氮辅助微细铣削加工技术，该加工方法通过将PDMS材料浸没在液氮中进行微细铣削，相比常温下微细铣削，液氮辅助微细铣削提高了PDMS材料的表面加工质量。然而，在加工过程中，由于铣刀与PDMS加工表面时刻处于接触与摩擦状态，导致加工区域冷却效果较差，易造成铣削表面的撕裂缺陷。并且，在加工过程中液氮浪费严重，加工成本偏高，限制了其方法应用。
技术实现思路
[0005]本技术提供针对现有的PDMS材料加工成本高，液氮浪费严重的问题，设计一种PDMS材料用超声辅助超低温微细铣削复合加工装置。
[0006]本技术的技术方案是：
[0007]一种PDMS材料用超声辅助超低温微细铣削复合加工装置，其特征是它包括微细喷嘴3、微细喷嘴固定装置4、伺服电机5、主轴6、超声微径铣刀刀具组件7、横梁8、立柱9、主控制系统10、工作台11和底座12，工作台11安装在底座12上，所述的工作台11上固定有PDMS基片1，立柱9安装在工作台11上，横梁8安装在立柱9上，所述的超声微径铣刀刀具组件7（可直接从市场购置或订置，其实质是在普通铣刀上加装超声振动装置）固定在主轴6上并位于PDMS基片1的上部，主轴6安装在横梁8上并由也安装在横梁上的伺服电机5驱动，微细喷嘴3通过微细喷嘴固定装置4固定在横梁上，开始加工前，调整微细喷嘴的位置，使液氮射流聚焦在超声微径铣刀刀具组件7前段的待加工区域并形成脆化域13。在超声辅助超低温微细
铣削复合加工过程中超声微径铣刀刀具组件7安装在主轴6上，主轴在X、Y、Z方向的运动以带动所述超声微径铣刀刀具组件7在X、Y、Z方向上的直线运动，实现工件1的微细加工。
[0008]所述的超声微径铣刀刀具组件7上添加有超声辅助装置，能够增加PDMS铣削加工区域的液氮射入量，获得有效的超低温冷却，进而形成有效的脆化域13。
[0009]所述的微细喷嘴3的进口端安装有液氮射流阀门2。
[0010]本技术的有益效果是：
[0011]本技术能够在减少液氮用量的情况下，有效地实现聚合物材料的脆化域去除，在提高材料去除率的同时，大大提高了表面加工质量。因而，本超声辅助超低温微细铣削复合加工装置能够很好地实现聚合物PDMS材料的高效精密微细加工。
[0012]本技术结构简单，操作方便，加工效率高。
附图说明
[0013]图 1（a）和图1（b）为本技术超声辅助超低温微细铣削加工装置的工作原理示意图。
[0014]图 2为本技术的结构示意图。
[0015]图中：1
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工件，2
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液氮射流阀门，3
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微细喷嘴，4
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微细喷嘴固定装置，5
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伺服电机，6
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主轴，7
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超声微径铣刀刀具组件，8
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横梁，9
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立柱，10
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主控制系统，11
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工作台，12
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底座，13
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脆化域。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和具体实施方式，对本技术做进一步的说明。
[0017]如图1
‑
2所示。
[0018]一种PDMS材料用超声辅助超低温微细铣削复合加工装置，它包括微细喷嘴3、微细喷嘴固定装置4、伺服电机5、主轴6、超声微径铣刀刀具组件7、横梁8、立柱9、主控制系统10、工作台11和底座12，工作台11安装在底座12上，所述的工作台11上固定有PDMS基片1，立柱9安装在工作台11上，横梁8安装在立柱9上，所述的超声微径铣刀刀具组件7固定在主轴6上并位于PDMS基片1的上部，主轴6安装在横梁8上并由也安装在横梁上的伺服电机5驱动作前后、左右、及上下（X、Y、Z）三个方向的移动（可采用现有技术加以实现），微细喷嘴3通过微细喷嘴固定装置4固定在横梁上，主控制系统10与伺服电机5电气连接，如图2所示，开始加工前，调整微细喷嘴的位置，使液氮射流聚焦在超声微径铣刀刀具组件7前段的待加工区域并形成脆化域13。加工过程中，调整微细喷嘴的位置，使液氮射流聚焦在超声微径铣刀刀具组件7前段的待加工区域；在超低温铣削加工过程中超声微径铣刀刀具组件7安装在主轴6上，主轴在X、Y、Z方向的运动以带动所述超声微径铣刀刀具组件7在X、Y、Z方向上的直线运动；所述的超声微径铣刀刀具组件7通过添加超声辅助，能够增加PDMS基片1微细铣削加工区域的液氮射入量，获得有效的超低温冷却效果，进而形成有效的脆化域13（图1（b））。
[0019]本技术的工作流程如下：将PDMS基片1固定在工作台11上，调整微细喷嘴3、PDMS基片1与超声微径铣刀刀具组件7三者的相对位置，如图 1（a）所示；在主控制系统10中输入超声微径铣刀刀具组件7的运动参数代码，并同时输入超声振动的相关控制参数；打开液氮射流阀门2，使工件的加工区域预冷30s，启动主控制系统10，实现PDMS基片1的超声辅
助超低温微细铣削复合加工。
[0020]本实施案例只是本技术案例中一种，任何采用类似结构的技术方案本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种PDMS材料用超声辅助超低温微细铣削复合加工装置，其特征是它包括微细喷嘴（3）、微细喷嘴固定装置（4）、伺服电机（5）、主轴（6）、超声微径铣刀刀具组件（7）、横梁（8）、立柱（9）、工作台（11）和底座（12），工作台（11）安装在底座（12）上，所述的工作台（11）上固定有PDMS基片（1），立柱（9）安装在工作台（11）上，横梁（8）安装在立柱（9）上，所述的超声微径铣刀刀具组件（7）固定在主轴（6）上并位于PDMS基片（1）的上部，主轴（6）安装在横梁（8）上并由也安装在横梁上的伺服电机（5）驱动，微细喷嘴（3...
【专利技术属性】
技术研发人员：张桂冠，孙玉利，孙文婧，刘旭，盛一，孙淑琴，
申请(专利权)人：南京航太机电有限公司，
类型：新型
国别省市：
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