超声椭圆振动切削闪耀光栅的三维形貌建模及控制方法

针对超声椭圆振动切削纳米级闪耀光栅工艺中光栅三维形貌难以精准预测及控制的技术难题，提出囊括合成切削轨迹、刀具三维几何特征及工件材料属性的光栅三维形貌迭代更新预测方法，并综合考虑最小切削厚度效应及后刀面与已加工表面间强犁压相互作用对其的影响规律。以间距为1μm，闪耀角为12°，高度为106 nm的理想光栅三维形貌为例，实现了基于上述方法设定相应工艺参数组合的光栅三维形貌确定性加工。试验结果显示光栅间距，闪耀角及高度的加工误差分别为1.1%,4.1%,15.0%，表明了所提出光栅三维形貌控制方法的可行性与准确性，并讨论了进一步提高加工精度的技术路径。此外，展示了累计切削行程超过10米后刀具切削刃区域无明显磨损，所加工光栅质量也并未随切削行程增加而出现恶化。