硬铝合金超精密车削残余应力的仿真及试验

为满足超精密车削加工零件低表面应力的使用性能要求,采用有限元和试验相结合的方法,对硬铝合金进行微米级的超精密车削仿真和试验.分析切削过程的切削力和切削温度,研究已加工表面残余应力产生的原因及残余应力的性质,得到切削深度和切削速度对已加工表面残余应力的影响规律.仿真结果表明:金刚石刀具车削硬铝合金,切削温度低,切削力小,但是单位切削力大.切削力是已加工表面形成残余压应力的主导因素.表层残余应力随着切削深度的增加而变大,随着切削速度的增大反而有减小的趋势.在微米级硬铝合金的超精密切削过程中,切削深度对已加工表面残余应力的影响更为显著.进行微米级的超精密车削试验,采用XRD对表层残余应力进行测量,对有限元仿真结果进行了验证,为硬铝合金超精密车削表面残余应力的控制打下理论基础.     

金刚石刀具切削非晶态聚合物已加工表面形貌研究

借助于切屑形成过程的动态观察研究，分析了金刚石刀具切削非晶态聚合物时的切屑形成形式和相应的切削力比值变化规律。在此基础上提出了相应的已加工表面形成模型，并用ＳＭＭ对已加工表面形貌进行了微观观察和表面平面特征分析，拟阐明金刚石刀具削非晶态聚合物的已加工表面形成。     

对极薄切削若干问题的分析

针对超精密切削的实现条件，即锋利的金刚石刀具和高精度、高刚性的切削机床及其他周边技术的支持，对极薄切削进行了分析．在其他加工条件固定时，金刚石刀具的刃口钝圆半径影响稳定切削时的切削厚度，进而影响切削变形、切削力、切削温度、刀具磨损和已加工表面质量．最小切削厚度的获得是反映超精密切削加工水平的重要标志，因此对极薄切削进行分析具有重要意义．     

光学晶体材料的各向异性对金刚石车削表面粗糙的影响

单晶脆性光学晶体材料是各向异性材料,在进行切削加工时,已加工表面的粗糙度将随晶向的变化发生改变.本文研究了金刚石超精密切削加工单晶材料时已加工表面粗糙度的变化规律,提出了解理面上的正应力与滑移面沿滑移向上的剪应力哪一个占主导地位正是加工表面的粗糙度呈各向异性分布的原因.最后,本文通过对单晶Ge(110)晶面、(111)晶面的切削试验验证了本文所提出的理论.     

单点金刚石车削表面粗糙度的研究

为了进一步研究单点金刚石车削加工所获得的工件表面粗糙度,在前人工作的基础上,详细阐述了现有的具有代表性的单点金刚石车削表面粗糙度的研究方法及其优缺点,主要包括基于切削理论的方法、谱分析方法和人工智能方法.研究表明,最有前途的方法是将上述几种方法结合起来,以发挥各自的优点.     

球头刀多轴铣削表面形貌建模仿真研究

基于铣削加工刀位轨迹,通过建立球头刀多轴铣削过程中切削刃上任意点相对工件运动的轨迹方程,求解铣削加工表面点形貌高度值.研究了进给方式、刀具倾斜方式、倾斜角度与主轴偏心等因素对加工表面形貌及粗糙度的影响.该算法的优点在于勿需对刀齿进行离散,也不需对工件进行三维网格划分,通用性好.仿真结果与实验及文献结果对比表明,算法对工件表面微观几何形貌和粗糙度的预测准确度高,对实际加工中合理选择加工参数具有指导意义.     

基于最小表面磨损率的铁基高温合金车削加工研究

根据最小表面磨损率理论,使用涂层硬质合金刀具对铁基高温合金GH2132进行了干式车削试验。采用单因素法优选切削参数,建立了最小表面磨损率条件下切削力、切削温度及表面粗糙度与切削用量之间的关系,借助电子扫描显微镜(SEM)对试验中产生的加工现象和刀具磨损机理进行了阐述。试验结果表明:刀具在进给量f=0.1 mm/r,切削深度ap=0.1 mm,切削速度v=90 m/min条件下切削时,刀具磨损强度最低,消耗最少,切削路程最长,加工精度最高;刀具的磨损机理前期以涂层剥落为主,后期主要表现为疲劳引起的切削刃崩刃。     

车削加工表面形貌仿真算法

利用图形矩阵变换和矢量运算法则，开发了车削加工中刀具切削刃上任意切削点相对于工件运动的轨迹方程，并创建出一种基于工件和刀具网格划分的三维表面形貌仿真算法．     

单晶锗微结构的超声振动辅助微切削加工

为解决单晶锗微结构元件超精密金刚石切削加工的技术难题,提出采用超声振动辅助切削技术提高单晶锗的临界未变形切屑厚度,并推导了微结构切削中切屑厚度的理论计算公式. 进行微圆弧金刚石刀具的振动辅助微切削实验,研究临界未变形切屑厚度随振幅的变化规律,分析微槽表面加工质量和切屑形貌等. 分析4.5 μm和10.0 μm深的十字槽、矩形凸台等微结构的加工质量,针对微槽边缘的加工损伤问题,采用“切深递减”同时结合横向进给的工艺方法. 实验结果表明:微槽切削中切削深度的理论计算值存在较大的误差,应选用直接测量法;振动辅助切削的临界未变形切屑厚度随着振幅的增加而增大,最高达到了704 nm,是普通切削深度的5.2倍. 与普通切削相比,振动辅助加工可以在一定程度上降低微槽表面粗糙度. 采用振动辅助微切削技术能够在大切深条件下加工出具有较高表面质量和轮廓精度的微结构,能够有效解决微槽侧面加工损伤问题,微槽表面粗糙度R_a值低至3.09 nm.     

金刚石车削单晶锗和硅

本文研究了金刚石车削单晶锗、硅时表面粗糙度随切削方向的变化规律。研究表明：表面粗糙度与切削方向和解理面的夹角有关，夹角越大，切削力在垂直于解理面方向上的分力越大，材料越倾向于产生解理破坏，表面粗糙度越大；反之，材料越倾向于滑移变形，表面粗糙度越小     

金刚石刀具前角对超精密切削过程影响的有限元分析

基于大变形有限元理论和更新的拉格朗日方程式,建立热机械耦合的平面应变正交切削模型,并利用通用的商业有限元软件,对6061铝合金的超精密切削过程进行有限元仿真．分析金刚石刀具前角对切削力、切屑变形、切屑根部最大应变、作用于前刀面最大压应力和切削温度分布的影响．结果表明：随前角由负向正变化,切屑厚度变小而长度变长、切屑的曲率半径随着变小,切削力和切屑一刀具接触面上最大压应力则随之下降,刀尖附近的切削温度逐步上升,但切屑根部的最大应变则保持不变．以此优选金刚石刀具前角．     

研磨机床几何误差对金刚石刀面粗糙度的影响

为探究研磨机床几何误差对金刚石刀具后刀面粗糙度的影响规律,建立研磨机床精度与刀具后刀面表面轮廓的数学模型. 借助多体系统理论对研磨机床的误差传递进行建模;基于样条滤波算法建立机床误差与刀具后刀面粗糙度之间的定量关系;分析主轴、摆轴的端面和径向跳动误差以及往复轴的直线度误差对刀具后刀面粗糙度的影响规律. 结果表明:主轴、摆轴和往复轴几何运动误差对刀具后刀面粗糙度的影响占比分别为98.18%、1.59%和0.23%;主轴的端面和径向跳动误差是影响后刀面粗糙度的主要因素,研究结果为研磨机床的设计制造与金刚石刀具研磨工艺的优化提供理论指导.     

Tool sharpness in precision micro cutting process

As to probe the factors affecting the roughness and surface properties of work piece in mirco-cutting machining process, according to the principle of energy balance, using the method of experiments combining with theoretical analysis, this paper investigates the effect of cutting edge radius on the unit cutting force, the cutting component forces ratio Fy/Fz, as well as the roughness and surface properties of the work-piece. Experimental results show that the value of tool cutting edge arc ρ has a significant impact on elastic-plastic deformation of the cutting area, and its influence on the surface quality of processing and precision is greater than common cutting. The method of calculating the theoretical limits of the diamond tool cutting edge radius is feasible. The value of 0.0001 μm has some guiding significance for the developement of suitable cutting thickness to ensure the normal cutting.     

精密、超精密加工时 PCD 刀具后刀面错位熨压的理论模型及实验研究

对精密、超精密加工时ＰＣＤ刀具后刀面的熨压作用进行了分析,建立了后刀面错位熨压的理论模型,并通过实验研究了后刀面的错位熨压作用,对提高加工表面质量有指导意义。     

高速车铣已加工表面粗糙度的理论与实验研究

综合考虑了刀具几何参数、刀具与工件的相对运动以及切削用量对已加工表面轴向残留面积高度的影响,建立了高速正交车铣已加工表面轴向残留面积高度的理论计算模型和计算公式,并据此提出了已加工表面粗糙度理论值的计算方法．实验研究结果表明。理论轴向残留面积高度是影响实际高速正交车铣已加工表面粗糙度的主要因素．     

面向微小零件加工的微细切削技术

比较了传统的精密/超精密机床与微小型机床在微细切削中的优缺点,综述了微小型机床在日本、美国、韩国以及中国的研制情况。分析了最小切削厚度和工件微结构对微细切削的影响,讨论了微细切削在微毛刺、表面形成、切削力建模及微刀具磨损方面的机理问题并指出了微细切削今后应当着重解决的技术难点。     

CVD金刚石膜激光铲平切割工艺研究

YAG金刚石激光铲平切割机是针对宁夏机械研究院生产的CVD金刚石膜进行后加工的设备.文章介绍了金刚石膜激光铲平切割机的工作原理、结构及其优越性.通过大量的CVD金刚石膜的切割试验,同时采用工具显微镜、扫描电子显微镜对切割后的CVD金刚石进行观察、比较,从大量的试验数据中总结出了影响金刚石膜切割质量的主要因素有激光输出功率、激光束焦点位置、切割速度及编程方法,并对其进行了深入阐述.研究结果表明,CVD金刚石膜切割的最佳工艺条件:激光输出功率为45W左右,激光束焦点处于CVD金刚石膜厚度的中心位置,切割速度在10～50mm/min之间,采用无指令加工方式并选择适当的加工路径.     

金刚石刀具晶面选择对切削过程及耐用度影响

超精密切削时,因所用的单晶金刚石刀具具有各向异性,故金刚石刀具晶面选择对切削过程、刀具的切削性能和耐用度有很大影响。本文从刀具与工件间的摩擦系数、刀具磨损及微观强调几个方面研究了金刚石刀具晶面选择对切削过程及刀具使用性能的影响。研究结果表明,金刚石和工件间的摩擦系数存在明显的各向异性,沿不同晶面、不同晶向上的摩擦系数相差很大。由于刀具的不同晶面、不同晶向的摩擦系数的差别。造成切削变形和刀具耐用度的     

A Microplasticity Analysis of Cutting Force Variation in Ultraprecision Machining

ＡＭｉｃｒｏｐｌａｓｔｉｃｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｕｔｔｉｎｇＦｏｒｃｅＶａｒｉａｔｉｏｎｉｎＵｌｔｒａｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ＭａｃｈｉｎｉｎｇＺＨＯＵＭｉｎｇ；ＹＵＡＮＺｈｅｊｕｎ；ＤＯＮＧＷａｎｆｕ（周明），（袁哲俊），（董万福）（Ｄｅｐｔ．ｏ...