介观尺度微铣削过程仿真建模与表面形貌预测

航空航天、生物医疗、小型武器等领域对几何特征尺寸在0.01-1mm的微小零件制造提出了日益迫切要求。由于这种介观尺度下微细加工引发出强烈的尺度效应，被加工材料微细结构和刀具柔性不能被忽略，传统切削加工工艺理论难以有效地指导其加工工艺规划及微型机床设计。本项目基于金相学和计算机图形学描述被加工工件微观结构，基于细观力学理论，构造考虑应变梯度的介观尺度下材料本构关系，建立直角切削条件下切削过程的热-弹塑性耦合仿真模型，揭示介观尺度下切削加工和切屑形成机理，为微细加工工艺参数建模提供理论基础。以微型铣床系统为研究对象，基于切削过程仿真模型并结合微细铣削实验分析，建立铣削厚度模型和铣削力模型；在上述工艺参数模型的基础上，借助于计算几何和柔体动力学，建立微细铣削表面形貌预测模型；形成一套介观尺度下微细铣削加工工艺参数模型建模与加工工艺设计方法，为建立系统的介观尺度下微细切削加工工艺理论奠定基础。