一種微深槽超聲空化銑削拋光復合加工方法及裝置，屬于精密制造領域，具體涉及一種微深槽的一次性精密加工成形工藝方法及實現裝置。
背景技術：
微深槽零件廣泛地應用在航空航天、汽車船舶、微電子等國家重要行業和領域，如航空發動機上的微流道、柴油機缸套表面微溝槽織構、太陽能電池的微槽陣列結構光柵、用于先進動態隨機存儲器的具有高深-寬比特征的深溝槽微結構陣列等，這些具有微槽的零件多為耐高溫、耐腐蝕、硬度高、高強度的難加工材料。隨著高性能、新型難加工材料的不斷出現以及零部件向著微型化發展，對于微槽的加工精度要求越來越高，傳統的銑削工藝已不能滿足微槽的加工質量需求。
微深槽寬度小、深寬比大，對銑削裝備和工藝帶來了極大困難。微深槽微細銑削加工時，由于微細銑刀剛性差，銑削切向力大，刀具徑向力不平衡，容易產生刀具顫振和刀尖跳動現象，造成被加工槽的尺寸、形狀精度降低，同時，由于微深槽深寬比大，排屑困難，易發生堵塞，加劇切屑與槽壁之間的摩擦和劃傷，容易產生毛刺和裂紋等缺陷，嚴重影響刀具的壽命和槽的表面質量；傳統加工方法需要在銑削加工之后再單獨進行磨削拋光等工序進一步提高其表面質量，因此工序復雜冗長；針對上述微深槽的加工特點，需要對傳統的加工工藝方法進行改進，設計合理的銑削方案和裝置，實現微深槽的高效率、高精度加工。
技術實現要素：
針對微深槽銑削加工的特點，為了減少表面毛刺，延長刀具壽命，提高深微溝槽的尺寸形狀精度和表面質量，提高加工效率，提供一種適用于微深槽超聲空化輔助銑削拋光復合加工方法和實現裝置，該發明可實現微深槽的微細精密銑削一次成型。該技術主要特征包括：
(1)將微深槽工件放置在裝有含有微磨料的磨料懸濁液中，使工件和超聲振動子完全浸沒在磨料懸濁液中。利用超聲振動子對磨料懸濁液進行超聲振動，主要有兩個作用：一方面利用超聲空化效應氣泡潰滅產生的微射流和強烈的沖擊波，沖刷工件和刀具表面，減少工件表面的微毛刺和刀具上的粘屑和纏屑，從而提高微深槽的加工表面質量和刀具使用壽命；另一方面磨料懸濁液中的磨料在超聲振動下產生高幅高頻的機械振動，不斷沖擊微溝槽的表面，起到拋光的作用，進一步提高加工質量。
(2)超聲振動子必須保證安置在微細銑刀進給方向的前方，且呈一定的傾斜角度，超聲振動子頭部保證與溝槽一定距離，為方便實現超聲振動子的調整和固定，設計了一套由伺服平動單元、擺角調整副和轉動副組成的多自由度平臺，超聲振動子通過多自由度平臺固定在支撐架上，能夠實現超聲振動子與刀具同步移動，保證兩者之間的距離，能夠實現長度較長的深微溝槽加工。
(3)超聲換能器由電源、超聲波發生器、功率放大器和超聲振動子組成，超聲振動子對含有微磨料的磨料懸濁液施加超聲振動，振動頻率大于18khz，振動方向與超聲振動子的軸線方向一致，超聲振動子可以是一個或多個排布。
(4)磨料懸濁液采用水基切削液，磨料種類、粒度、濃度需適具體情況而定，磨料硬度選擇大于工件材料硬度小于刀具材料硬度。
具體的技術方案如下：
(1)將微細銑刀裝卡在銑削主軸上。
(2)將待加工的工件固定于裝有磨料懸濁液的水槽底部平臺上，使磨料懸濁液的水位超過工件高度。
(3)調整超聲振動子位置和姿態，保證超聲振動子頭部位于微細銑刀進給方向的前方，且超聲振動子的軸線與微細銑刀軸線具有夾角。
(4)超聲振動子對含有微磨料的磨料懸濁液施加超聲振動，振動頻率大于18khz，振動方向與超聲振動子的軸線方向一致。
(5)選用銑削主軸的轉速和進給速度，調整超聲振動子的進給速度與微細銑刀進給速度相同，加工一個深微溝槽。
(6)重復步驟(3)～(5)加工下一個微深槽。
附圖說明
圖1為本發明的微深槽超聲空化輔助銑削拋光復合加工原理圖。圖中1為水槽，2為工件，3為磨料懸濁液，4為超聲振動子，5為支撐架，6為擺角調整副，7為轉動副，8為伺服平動單元，9為銑削主軸，10為微細銑刀，11為空化氣泡，12為磨料顆粒。
5、具體實施方式
下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。
(1)將微細銑刀10裝卡在銑削主軸9上。
(2)將要加工微深槽的工件2固定在放置于裝有磨料懸濁液3的水槽1底部平臺上，使磨料懸濁液3的水位超過工件2高度。
(3)通過轉動副6、7調整超聲換能器的超聲振動子4的位姿，保證超聲振動子4位于銑刀前進方向的前方并保證超聲振動子4的軸線與銑削主軸的軸線具有夾角，超聲振動子4頭部與深微溝槽保持較小距離。
(4)超聲波發生器對超聲振動子4實施超聲波軸向振動，振動頻率大于18khz，振動方向與超聲振動子軸向方向一致。
(5)選用銑削主軸轉速8000r/min～100000r/min，銑削進給為5mm/min～10mm/min，同時調整水平移動伺服單元8的移動速度與進給速度一致，加工一個寬0.5mm，深3.5mm,長10mm的微深槽。
(6)重復步驟(3)～(5)加工下一個微深槽。
綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。