金刚石飞切加工微结构表面的表面粗糙度研究

为了获得具有纳米级表面质量的微结构表面,利用‘Nanosys-300’超精密复合加工系统实现了微结构表面的三维金刚石飞切加工,研究了主轴转速、进给量以及背吃刀量对微结构表面粗糙度的影响。通过对理论表面粗糙度分析可知：金刚石飞切加工微结构时理论表面粗糙度沿法线方向并没有变化,而沿进给方向存在着周期变化。减小进给量f和金刚石飞刀前端角ε或增大切削半径可以降低理论粗糙度值。实验分析结果表明：表面粗糙度值Ra随进给量的增加而增加,主轴转速对Ra影响不大。切削PC时,在5μm-40μm范围内,Ra随背吃刀量的增加而增加;而切削LY12时,在2μm-10μm范围内,Ra随背吃刀量的增加而减小。实验中Ra最好可达38nm（LY12）和43nm（PC）。最后利用优化工艺参数加工出了微沟槽阵列和微金字塔矩阵微结构。     

宁波精恒凯翔通过国家高新技术企业认定固化紫外光胶粘剂切削性能研究

采用紫外光胶粘剂在芯轴表面固化后的精密切削技术,制备惯性约束聚变(ICF)研究中有机材料薄壁衬环.研究了紫外光粘接荆固化后不同剪切强度对加工衬环最小壁厚的影响规律,研究了主要切削参数对衬环最小壁厚和衬环外表面粗糙度的影响规律.研究结果表明,在3～10 MPa的剪切强度范围内衬环最小壁厚能达到4～6 μm.在主要切削参数中,进给量和背吃刀量对加工最小壁厚有较大影响.进给量对衬环表面粗糙度有一定的影响,而背吃刀量和主轴转速对衬环表面粗糙度的影响较小,固化紫外光粘接剂切削后的表面粗糙度接近.Ra0.1 μm.衬环内表面粗糙度取决于芯轴表面粗糙度,基本上是芯轴袁面的复印.     

金刚石刀具高速精密切削加工的研究

采用聚晶金刚石刀具和天然金刚石刀具对LY12高强度铝合金进行了高速精密切削试验 ,系统研究了切削条件、切削用量对加工表面粗糙度的影响规律。结果表明 ,在比常用切削速度高 8倍的高速切削速度范围内(v=80 0～ 12 0 0m/min) ,采用圆弧刃天然金刚石刀具可获得Ra0 0 4～ 0 0 6 μm的高光洁加工表面 ;采用直线刃聚晶金刚石刀具可获得Ra0 0 7～ 0 1μm的光洁加工表面。切削速度对加工表面粗糙度的影响主要受到机床动态特性的制约 ;进给量的选择范围较大 ;背吃刀量对加工表面质量影响极大 ,为获得较小表面粗糙度必须合理选用背吃刀量     

介观尺度心轴的表面粗糙度预测模型建立及参数优化

为控制惯性约束聚变靶制备中介观尺度心轴的表面粗糙度,提出一种应用旋转设计技术安排试验的方法,通过非线性回归分析,建立基于进给量、背吃刀量、主轴转速和刀尖角四个主要切削参数的介观尺度心轴的表面粗糙度二次预测模型。分析结果表明,该模型的拟合值能较好地反映心轴车削表面粗糙度,并且具有比理论表面粗糙度计算值更高的精度。在主要切削参数中,进给量和刀尖角比背吃刀量和主轴转速对心轴表面粗糙度的影响更显著。利用优化得到的最佳表面粗糙度为目标切削条件,选用直线切削刃超细晶粒硬质合金刀具,在φ0.6 mm的心轴上得到Ra16.53 nm的表面粗糙度。     

铣削表面粗糙度在线监测与加工参数的自适应优化

针对实际加工中工件与刀具之间的无规律振动而导致零件表面粗糙度不受控制的问题,提出了一种融合在线监测和自适应加工的方法.以主轴转速、背吃刀量、进给速度以及工件振动量为特征,基于XGBOOST算法对表面粗糙度进行回归分析,建立表面粗糙度的预测模型;在加工中对工件振动量进行实时采集,结合主轴转速、背吃刀量、切削速度和进给量建立实时表面粗糙度在线监测系统;当预测结果超出警戒值时,系统自动对切削参数背吃刀量、切削速度和进给量进行优化,进而减小工件振动,从而保证被加工零件的表面粗糙度.与传统的先加工后测量的方法相比,提出的方法实现了在加工的同时进行预测、分析与切削参数的自适应优化,有效地控制了被加工零件的表面粗糙度.     

铣削表面粗糙度在线监测与加工参数的自适应优化

针对实际加工中工件与刀具之间的无规律振动而导致零件表面粗糙度不受控制的问题,提出了一种融合在线监测和自适应加工的方法.以主轴转速、背吃刀量、进给速度以及工件振动量为特征,基于XGBOOST算法对表面粗糙度进行回归分析,建立表面粗糙度的预测模型;在加工中对工件振动量进行实时采集,结合主轴转速、背吃刀量、切削速度和进给量建立实时表面粗糙度在线监测系统;当预测结果超出警戒值时,系统自动对切削参数背吃刀量、切削速度和进给量进行优化,进而减小工件振动,从而保证被加工零件的表面粗糙度.与传统的先加工后测量的方法相比,提出的方法实现了在加工的同时进行预测、分析与切削参数的自适应优化,有效地控制了被加工零件的表面粗糙度.     

固化紫外光胶粘剂切削性能研究

采用紫外光胶粘剂在芯轴表面固化后的精密切削技术,制备惯性约束聚变（ICF）研究中有机材料薄壁衬环。研究了紫外光粘接剂固化后不同剪切强度对加工衬环最小壁厚的影响规律,研究了主要切削参数对衬环最小壁厚和衬环外表面粗糙度的影响规律。研究结果表明,在3～10MPa的剪切强度范围内衬环最小壁厚能达到4～6μm。在主要切削参数中,进给量和背吃刀量对加工最小壁厚有较大影响。进给量对衬环表面粗糙度有一定的影响,而背吃刀量和主轴转速对衬环表面粗糙度的影响较小,固化紫外光粘接剂切削后的表面粗糙度接近Ra0．1μm。衬环内表面粗糙度取决于芯轴表面粗糙度,基本上是芯轴表面的复印。     

ZL109铝合金切削加工表面粗糙度演变研究

轻质高强ZL109铝合金应用广泛，切削加工过程中易形成积屑瘤，导致加工表面粗糙度不受控。对ZL109铝合金切削加工表面粗糙度演变进行研究，通过改变背吃刀量和进给量，进行ZL109铝合金棒材切削加工，分析表面粗糙度的演变规律，并分析切削温度、表面微观形貌、切屑形态、刀刃损伤对切削表面粗糙度的影响规律。研究结果表明，加工表面粗糙度值随背吃刀量和进给量的增大而增大，且背吃刀量对表面粗糙度的影响较大。当进给量为0.25～0.5 mm/r,背吃刀量为0.25 mm时，加工表面粗糙度值最小，表面完整性最好，并且刀刃损伤程度最轻。     

大长径比微细轴的车削工艺研究

微纳米级器件的加工是MEMS系统的开发、应用的关键技术之一。通过切削试验,设计出能加工最小直 径为7 μm的微细轴的金刚石车刀,其主要参数为:主偏角Kr=93°,副偏角Kr'=300°前角γ0=0°,后角α0=5°。 然后以加工直径20 μm的轴为例,分析了进给量、背吃刀量以及主轴转速对微细轴成形和表面粗糙度的影响。研 究结果表明,在微细轴的加工中,切削用量不仅对工作表面质量产生影响,而且关系到是否能够车削成形。在可 成形范围内,进给量与表面粗糙度值成正比,具有显著的影响;背吃刀量、主轴转速对表面粗糙度的影响较小。 最后试制了不同加工参数条件下的极限实例产品。     

微量润滑在GH4169高温合金车削加工中的应用

为提高GH4169高温合金的可加工性,引入了微量润滑（MQL）技术开展该材料的车削加工试验。以表面粗糙度和切削温度为性能指标,分析干切削和MQL切削条件下工艺参数对已加工表面粗糙度和切削温度的影响规律。结果表明：工件表面粗糙度值均随转速的增加而降低,随进给量的增加而增大,随背吃刀量的增加而增大;切削温度则随工件转速、进给量、背吃刀量的增加而上升;相比于干切削加工,MQL切削加工能够获得粗糙度值更小的工件表面,且切削温度更低。该研究方法对于提升GH4169高温合金产品质量和实现绿色切削具有积极的作用。     

具有晶体学各向异性特征的DD5镍基单晶高温合金铣削力建模

为了探究具有晶体学各向异性的DD5镍基单晶高温合金铣削力特征,基于分子动力学仿真、派纳力计算表达式、定向切割方法及槽铣实验,通过对单晶合金铣削变形机理的初步探索,对沿刀具进给方向的铣削力进行了定性建模,并对在(001)晶面上沿不同晶向方向进给铣削槽底表面质量进行了评价。研究结果表明,加工过程中切屑的形成是刀具对滑移面上层错的破坏和切屑原子沿滑移面攀升两种行为的综合,由于刀具前方大体积层错结构的破坏,加工进入稳定阶段。基于滑移系和有效分切应力理论,发现在(001)晶面上沿各晶向进给的铣削力均在18~27 N低水平区间内波动,铣削力、表面粗糙度、进刀轨迹间距和微观峰谷高度差均从［110］晶向向［470］、［100］和［740］、［010］两个晶向方向递增,因此,在DD5镍基单晶高温合金铣削加工过程中,沿［110］晶向的铣削加工可表现出最佳的铣削性能。     

切削液对叶片材料N87铣削加工表面质量的影响研究

汽轮机叶片的表面质量是影响汽轮机动力学性能和工作效率的一个主要因素。本文以制造汽轮机某级叶片的材料N87为研究对象,通过多因素工艺实验,分析了铣削时切削液的浇注压力和浇注方向对材料表面质量的影响。验结果表明切削液喷射压力升高降低了工件表面进给方向的残余拉应力,提高了垂直于进给方向的压应力。工件的表面粗糙度也大大降低,同时已加工表面的撕裂和犁沟也减小,表面形貌得到改善。相比切出方向而言,从切入方向喷入切削液可以更好起到提高材料表面质量的作用。本文研究结论将对合理利用切削液和提高材料表面质量有一定的指导意义。     

Modelling of the Polished Profile in Computer-Controlled Polishing by a Sub-Aperture Pad

High-quality part surfaces with high surface finish and form accuracy are increasingly in demand in the mold/die and optics industries. The computer-controlled polishing (CCP) is commonly used as the final procedure to improve the surface quality. This paper presents a theoretical and experimental study on the polished profile of CCP with sub-aperture pad. A material removal model is proposed based on the evaluation of the amount of material removed from the surface along a direction orthogonal to the tool path. The model assumes that the material removal rate follows the Peterson equation. The distribution of the sliding velocity at the contact region is presented. On the basis above, the approaches to calculate the polished profiles are developed for the sub-aperture pad polishing along a straight path and a curved path. The model is validated by a series of designed polishing experiments, which reveals that polishing normal force, angular spindle velocity, feed rate and polishing path all have effects on the polished profile. The result of experiments demonstrates the capability of the model-based simulation in predicting the polished profile.     

一种两段式传感器网络路由协议

本文提出了一个两段式路由协议TSR,解决了目标追踪系统中主动路由协议效率低下的问题。在目标出现后首先建立一条主路由,然后随着目标的移动按需延长。与主动路由相比,实现了按需路由,节省了路由维护开销。与按需路由（DSR、AODV等）相比,减少了路由发现次数,降低了路由发现延迟对系统实时性的影响。仿真和实验表明TSR协议可大幅降低系统的路由开销,适合基于无线传感器网络的目标检测、追踪系统的应用。     

切削条件对氢化锂零件表面粗糙度的影响

通过车削试验研究了不同切削参数对氢化锂材料加工表面粗糙度的影响趋势及其成因。结果表明:表面粗糙度随切削速度和圆周进给量的增加呈增大趋势,随切削深度的增加呈减小趋势;进给量是影响表面粗糙度的主要因素。     

ROUGHNESS VARIATION CAUSED BY GRINDING ERRORS OF CUTTING EDGES IN SIDE MILLING

A numerical model was developed to predict the roughness profile along a line in the feed direction, in contour milling operations with cylindrical milling tools. From the model, average roughness R_a and maximum peak-to-valley roughness R_t were calculated for families of tools defined by 100,000 random combinations of radius values. Radii were selected by means of the Monte Carlo Method. Each family is defined by an average radius and a standard deviation of radius, assuming normal behavior. Histograms, roughness variation intervals, medians and modes, were calculated at different feeds. The model was validated through experimental tests. Effect of standard deviation of radius, number of teeth and tool diameter were studied. Although radius values were randomly selected according to a normal law, roughness values did not follow a normal distribution. At low standard deviations, intervals of roughness values, medians and modes vary only slightly with feed, except at very low feeds where intervals are narrow. On the contrary, at higher standard deviations, median, mode and width of roughness intervals rise as feed increases. Use of a lower number of teeth and higher tool diameter leads to narrower intervals and asymmetrical roughness frequency distributions even at high feeds, with modes near upper reference values.     

Surface roughness modeling in Laser-assisted End Milling of Inconel 718

Inconel 718 is a difficult-to-machine material while products of this material require good surface finish. Therefore, it is essential for the evaluation and prediction of surface roughness of machined Inconel 718 workpiece to be developed. An analytical model for the prediction of surface roughness under laser-assisted end milling of Inconel 718 is proposed based on kinematics of tool movement and elastic response of workpiece. The actual tool trajectory is first predicted with the consideration of overall tool movement, elastic deformation of tool, and the tool tip profile. The tool movements include the translation in feed direction and the rotation along its axis. The elastic deformation is calculated based on the previously established milling force prediction model. The tool tip profile is predicted based on the tool tip radius and angle. The machined surface profile is simulated based on the tool trajectory with elastic recovery, which is considered through the comparison between the minimum thickness and actual cutting thickness. Experiments are conducted in both conventional and laser-assisted milling under seven different sets of cutting parameters. Through the comparison between the analytical predictions and experimental measurements, the proposed model has high accuracy with the maximum error less than 27%, which is more accurate for lower feed rate with error less than 3%. The proposed analytical model is valuable for providing a fast, credible, and physics-based method for the prediction of surface roughness in milling process.     

高速铣削铝合金时切削力和表面质量影响因素的试验研究

对高速铣削典型铝合金框架结构工件时的切削力和加工表面质量进行了试验研究。在高速进给铣削时 ,当进给方向发生改变 ,机床的加减速特性将导致在拐角处进给量减小、铣刀切入角增大 ,从而引起切削力增大和加工振动。在恒切削效率条件下高速铣削铝合金的试验结果表明 ,高速铣削时宜采用较小的轴向切深和较大的径向切深 ,以减小铣削力、提高加工表面质量 ;刀具动平衡偏心量是高速铣削时引起轴向振纹的主要原因     

球头铣刀曲面加工的刀具切触区域解析建模

针对球头铣刀三维曲面加工,提出一种刀具切触区域仿真的通用解析模型。采用微分方法,将曲面加工过程离散为一系列连续的微小斜平面稳态加工。以每一小斜面切削过程为研究对象,建立描述刀具进给方向变化的数学模型,针对不同的进给方向并基于空间坐标系旋转变换,提出一组确定刀具切触边界曲线及各边界交点的解析公式,以精确界定刀具切触区域的封闭几何。通过与Z-Map模型的切触区域仿真对比,验证了本文模型的有效性及其精确高效的特点。