低温微磨料气射流加工微流道专用机床
作者:
作者单位:

1.南京航空航天大学直升机传动技术重点实验室,南京 210016;2.大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,大连 116024

作者简介:

通讯作者:

孙玉利,男,教授,博士生导师,E-mail: sunyuli@nuaa.edu.cn。

中图分类号:

TH16

基金项目:

国家自然科学基金面上(52075254)资助项目;大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室研究基金(JMTZ201901)资助项目;江苏省研究生科研与实践创新计划(KYCX20_0183)资助项目;南京航空航天大学2019年研究生创新基地(实验室)开放基金(kfjj20190503)资助项目。


Micro-channel Special Machine Tool for Cryogenic Micro-abrasive Air Jet Machining
Author:
Affiliation:

1.Laboratory of Science and Technology on Helicopter Transmission, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China;2.Key Laboratory for Precision and Non-traditional Machining Technology, Ministry of Education, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China

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    摘要:

    针对目前低温微磨料气射流加工用简易实验装置中存在的问题,研制了低温微磨料气射流加工微流道专用机床。该机床主要由微磨料气射流发生部分、冷却部分、加工部分、磨料回收部分及其控制系统部分组成。首先对机床进行整体设计,保证其具有合理的布局和稳定的结构;其次针对机床的核心部件冷却器进行总体设计、理论计算与仿真分析,并开展测温实验验证设计的合理性,使用PLC控制器和液氮液位监测仪实现冷却器的自动控温;最后设计了四维移动平台,并通过人机交互界面对其进行编程控制。验证实验表明,该机床在低温下可实现对聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)材料的有效冲蚀去除,且加工效果明显好于常温下的加工效果,能够满足微流控芯片的多元化应用需求。

    Abstract:

    Aiming at the problems existing in the current simple cryogenic micro-abrasive air jet machining experimental equipment, we develop a micro-channel special machine tool for cryogenic micro-abrasive air jet machining. The machine tool is mainly composed of a micro-abrasive air jet generating part, a cooling part, a machining part, an abrasive recovery part and a control system part. Firstly, the overall design of the machine tool is performed to ensure it has reasonable layout and stable structure. Secondly, the overall design, theoretical calculation and simulation analysis of the core component cooler of the machine tool are carried out, and the rationality of the design is verified by temperature measurement experiment. The PLC controller and liquid nitrogen level monitor are used to realize the automatic temperature control of the cooler. Finally, the four-dimensional mobile platform is designed and controlled through the human-machine interaction interface. The verification experiment shows that the machine tool can achieve effective erosion removal of polydimethylsiloxane (PDMS) at low temperature, and the processing effect is significantly better than that at room temperature, which can meet the diversified application requirements of microfluidic chips.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

钱炳坤,孙玉利,张桂冠,刘旭,高航,左敦稳.低温微磨料气射流加工微流道专用机床[J].南京航空航天大学学报,2021,53(1):93-100

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  • 收稿日期:2020-07-17
  • 最后修改日期:2020-10-14
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  • 在线发布日期: 2021-02-05
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