一種微通道陣列加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微通道陣列加工領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于紫銅、鋁等金屬板的微通道陣列加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微通道是一種借助特殊微加工技術(shù)以固體基質(zhì)制造的二維或三維微細(xì)通道結(jié)構(gòu)，當(dāng)前關(guān)于微通道的確切定義，比較通行直觀的分類(lèi)是由Mehen-dale.s.s提出的按其水力當(dāng)量直徑的尺寸來(lái)劃分，通常將水力當(dāng)量直徑小于Imm通道稱(chēng)為微通道。微通道因其結(jié)構(gòu)具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、高表面積-體積比等特點(diǎn)，使其在傳質(zhì)、傳熱等方面表現(xiàn)出較高的性能。一般用于制造微通道換熱器、微通道反應(yīng)器、微通道板等微通道設(shè)備中。
[0003]常見(jiàn)的微通道加工工藝有LIGA技術(shù)、反應(yīng)離子刻蝕以及微細(xì)切削和銑削加工技術(shù)等。LIGA技術(shù)是利用同步輻射X光在PMMA上進(jìn)行深度光刻，然后對(duì)光刻形成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行電鑄，產(chǎn)生微型三維金屬模具，通過(guò)在模具中澆鑄各種材料而形成各種微結(jié)構(gòu)。LIGA可以獲得高精度、高表面質(zhì)量和高縱橫比的微結(jié)構(gòu)，并且適合于很寬的材料范圍，但昂貴的同步輻射光源和X光掩模板限制了其廣泛應(yīng)用。反應(yīng)離子刻蝕是利用低壓等離子體或在高真空環(huán)境下產(chǎn)生的粒子束去除材料，加工微通道時(shí)，隨著通道刻蝕深度的增加，等離子體中反應(yīng)離子在其中的傳輸過(guò)程中接觸刻蝕表面越來(lái)越困難，刻蝕表面反應(yīng)的生成物也越來(lái)越難以從孔或槽里出來(lái)，一般會(huì)出現(xiàn)刻蝕滯后、刻蝕停止、?壁彎曲和開(kāi)槽效應(yīng)等現(xiàn)象，目前硅的刻蝕速率一般不大于22um/min。利用微細(xì)切削或銑削加工微通道時(shí)，一般采用金剛石刀具，但是金剛石刀具通常采用聚焦離子束刻蝕、化學(xué)機(jī)械拋光和線電極電火花磨削等方法加工。金剛石刀具的研磨和用鈍后重磨是一項(xiàng)極為關(guān)鍵的技術(shù)，金剛石刀具的重磨，費(fèi)用高而且不方便，因此一般一次性使用而不重磨刀具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中，常見(jiàn)微通道加工技術(shù)加工微通道設(shè)備昂貴、加工效率低、過(guò)程較為復(fù)雜的問(wèn)題，提出一種微通道陣列加工方法。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種微通道陣列加工方法，基于銑床實(shí)現(xiàn)，其特征在于:先將該銑削刀具安裝于銑床的主軸上，再將待加工的金屬板豎直固定于銑床的工作臺(tái)上，啟動(dòng)銑床使銑削刀具旋轉(zhuǎn)并沿水平方向?qū)饘侔暹M(jìn)行銑削加工，使得金屬板上形成有微通道陣列結(jié)構(gòu)；其中的銑削刀具包括刀柄軸、若干鋸片銑刀、若干墊片和壓緊螺母，該若干鋸片銑刀穿設(shè)于刀柄軸上，相鄰的兩鋸片銑刀之間設(shè)有墊片，通過(guò)壓緊螺母鎖緊于刀柄軸一端以保持刀柄軸、鋸片銑刀和墊片之間的相對(duì)固定。
[0007]優(yōu)選的，所述鋸片銑刀的厚度為0.1-lmm。
[0008]優(yōu)選的，所述壓緊螺母與所述刀柄軸為螺紋配合。
[0009]優(yōu)選的，所述鋸片銑刀為不銹鋼或鎢鋼材質(zhì)刀具。
[0010]優(yōu)選的，所述刀柄軸為45號(hào)鋼刀柄軸。
[0011]優(yōu)選的，所述墊片的厚度根據(jù)相鄰的微通道間距來(lái)確定。
[0012]由上述對(duì)本發(fā)明的描述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0013]本發(fā)明采用銑削刀具配合銑床進(jìn)行高效銑削加工微通道陣列，將鋸片銑刀與墊片相互疊合在一起，通過(guò)壓緊螺母固定在刀柄軸上，組成銑削刀具，再把銑削刀具固定在普通銑床的主軸上，對(duì)金屬板進(jìn)行微通道加工。該加工方法可以實(shí)現(xiàn)刀具的快速更換，能對(duì)微通道陣列進(jìn)行多通道同時(shí)加工，加工效率高；且在普通銑床上進(jìn)行銑削加工，成本低廉。與其他微通道加工技術(shù)相比，該加工方法具有快速換刀、加工靈活、加工效率高、加工成本低廉等優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明微通道陣列銑削加工狀態(tài)主視圖；
[0015]圖2、3為本發(fā)明的微通道陣列銑削加工立體示意圖；
[0016]圖4為本發(fā)明銑削刀具側(cè)視圖；
[0017]圖5為本發(fā)明銑削刀具立體圖；
[0018]圖6為采用本發(fā)明方法銑削的微通道橫截面結(jié)構(gòu)示意圖(微通道間距一致)；
[0019]圖7為采用本發(fā)明方法銑削微通道橫截面結(jié)構(gòu)示意圖(微通道間距漸變)；
[0020]圖8、9為采用本發(fā)明方法銑削微通道結(jié)構(gòu)SEM示意圖；
[0021]其中:1、刀柄軸、2、鋸片銑刀，3、墊片，4、壓緊螺母，5、金屬板，6、銑床。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0023]參照?qǐng)D1至圖5，一種微通道陣列加工方法，基于銑床實(shí)現(xiàn)。先將該銑削刀具安裝于銑床的主軸上，再將待加工的金屬板5豎直固定于銑床的工作臺(tái)上，啟動(dòng)銑床使銑削刀具高速旋轉(zhuǎn)并沿水平方向?qū)饘侔?進(jìn)行銑削加工，使得金屬板5上形成有微通道陣列結(jié)構(gòu)。其中的銑削刀具包括刀柄軸1、若干鋸片銑刀2、若干墊片3和壓緊螺母4，該若干鋸片銑刀2穿設(shè)于刀柄軸I上，相鄰的兩鋸片銑刀2之間設(shè)有墊片3，通過(guò)壓緊螺母4鎖緊于刀柄軸I 一端以保持刀柄軸1、鋸片銑刀2和墊片3之間的相對(duì)固定，壓緊螺母4與刀柄軸I為螺紋配合，以便于快速更換。
[0024]進(jìn)一步的，鋸片銑刀2材料為不銹鋼、鎢鋼，用于銑削紫銅、鋁等金屬板的微通道。鋸片銑刀2厚度為0.1-1mm,可根據(jù)所需加工的微通道尺寸來(lái)確定其厚度；鋸片銑刀2數(shù)量可根據(jù)微通道的數(shù)量而確定，一般取微通道數(shù)目的約數(shù)，使走刀次數(shù)為整數(shù)；同時(shí)可以通過(guò)改變鋸片銑刀2參數(shù)和齒形分布，優(yōu)化微通道加工參數(shù)。
[0025]進(jìn)一步的，刀柄軸I材料為45號(hào)鋼，根據(jù)組合加工要求設(shè)計(jì)其特征尺寸。墊片3厚度根據(jù)加工的微通道間距而確定；墊片3平面度良、剛度好，能保證鋸片銑刀2間的平行度。
[0026]圖6、圖7為采用本發(fā)明方法銑削的微通道橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖8、9為采用本發(fā)明方法銑削微通道結(jié)構(gòu)SEM示意圖。本發(fā)明方法使用組合刀具進(jìn)行高效銑削加工微通道陣列，將鋸片銑刀2與墊片3相互疊合在一起，通過(guò)壓緊螺母4固定在刀柄軸I上，組成銑削刀具，再把銑削刀具裝夾固定在普通銑床上，對(duì)金屬板5進(jìn)行微通道加工。該加工方法可以實(shí)現(xiàn)刀具的快速更換，能對(duì)微通道陣列進(jìn)行多通道同時(shí)加工，加工效率高；且在普通銑床上進(jìn)行銑削加工，成本低廉。與其他微通道加工技術(shù)相比，該加工方法具有快速換刀、加工靈活、加工效率高、加工成本低廉等優(yōu)勢(shì)。
[0027]上述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微通道陣列加工方法，基于銑床實(shí)現(xiàn)，其特征在于:先將該銑削刀具安裝于銑床的主軸上，再將待加工的金屬板豎直固定于銑床的工作臺(tái)上，啟動(dòng)銑床使銑削刀具旋轉(zhuǎn)并沿水平方向?qū)饘侔暹M(jìn)行銑削加工，使得金屬板上形成有微通道陣列結(jié)構(gòu)；其中的銑削刀具包括刀柄軸、若干鋸片銑刀、若干墊片和壓緊螺母，該若干鋸片銑刀穿設(shè)于刀柄軸上，相鄰的兩鋸片銑刀之間設(shè)有墊片，通過(guò)壓緊螺母鎖緊于刀柄軸一端以保持刀柄軸、鋸片銑刀和墊片之間的相對(duì)固定。
2.如權(quán)利要求1所述的一種微通道陣列加工方法，其特征在于:所述鋸片銑刀的厚度為 0.1 -1mnin
3.如權(quán)利要求1所述的一種微通道陣列加工方法，其特征在于:所述壓緊螺母與所述刀柄軸為螺紋配合。
4.如權(quán)利要求1所述的一種微通道陣列加工方法，其特征在于:所述鋸片銑刀為不銹鋼或鎢鋼材質(zhì)刀具。
5.如權(quán)利要求1所述的一種微通道陣列加工方法，其特征在于:所述刀柄軸為45號(hào)鋼刀柄軸。
6.如權(quán)利要求1所述的一種微通道陣列加工方法，其特征在于:所述墊片的厚度根據(jù)相鄰的微通道間距來(lái)確定。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種微通道陣列加工方法，將鋸片銑刀與墊片相互疊合在一起，通過(guò)壓緊螺母固定在刀柄軸上，組成銑削刀具，再把組合刀具裝夾在普通銑床上，對(duì)金屬板進(jìn)行微通道加工。該加工方法可以實(shí)現(xiàn)刀具的快速更換，能對(duì)微通道陣列進(jìn)行多通道同時(shí)加工，加工效率高；且在普通銑床上進(jìn)行銑削加工，成本低廉。與其他微通道加工方法相比，該加工方法具有快速換刀、加工靈活、加工效率高、加工成本低廉等優(yōu)勢(shì)。
【IPC分類(lèi)】B23C5-00, B23C3-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104708089
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510044015
【發(fā)明人】周偉, 邱清富, 凌偉淞, 劉瑞亮, 陳添天, 劉偉, 張軍鵬
【申請(qǐng)人】廈門(mén)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年1月28日