硬质与超硬涂层在印制电路板微型刀具上的应用（三）——超硬SHC涂层在挠性板微钻上的应用

通过物理气相沉积方法,在挠性印制电路板微钻上沉积超硬SHC涂层,对涂层的硬度、结合强度等力学性能进行了研究,并进行了超硬SHC涂层微钻与未涂层微钻对比加工测试。实验结果表明,超硬SHC涂层的硬度高,与硬质合金基材结合良好,涂层的摩擦系数低;在本实验中,超硬SHC涂层钻头加工柔性PCB板材时,使用寿命是未涂层钻头的2倍。     

超声拉拔振动系统研究

根据传统解析法、四端网络和有限元分析法综合设计了超声拉拔振动系统,利用有限元软件ANSYS对振动系统进行了模态分析和谐响应分析,得到了振动系统的振型、谐振频率和振幅放大系数。利用阻抗分析仪和工具显微镜对振动系统进行了测试。实验结果表明,理论设计、分析与实际情况符合良好,且此振动系统在超声拉拔实验中正常工作。     

超声轴承用压电换能器结构设计与有限元分析

提出了一种超声轴承用新型径向挤压式压电换能器,对换能器的机电特性进行了有限元分析。明确了有限元建模方法,从模态分析角度分析压电换能器的谐振频率和径向最大振幅,依据模态分析结果对压电换能器的幅频特性进行谐响应分析,采用正交试验法对换能器结构进行优化设计,制作最佳结构压电换能器样机,并进行工作频率测试。实验结果表明,换能器径向振动谐振频率的有限元计算值与实验结果具有良好的一致性,证明了有限元计算的正确性,为超声轴承用压电换能器的设计研究提供重要价值。     

超声轴承用压电换能器结构设计与有限元分析

提出了一种超声轴承用新型径向挤压式压电换能器,对换能器的机电特性进行了有限元分析。明确了有限元建模方法,从模态分析角度分析压电换能器的谐振频率和径向最大振幅,依据模态分析结果对压电换能器的幅频特性进行谐响应分析,采用正交试验法对换能器结构进行优化设计,制作最佳结构压电换能器样机,并进行工作频率测试。实验结果表明,换能器径向振动谐振频率的有限元计算值与实验结果具有良好的一致性,证明了有限元计算的正确性,为超声轴承用压电换能器的设计研究提供重要价值。     

硬质与超硬涂层在印制电路板微型刀具上的应用（一）——硬质HAC涂层在微钻上的应用

通过物理气相沉积方法,在PCB微钻上沉积硬质HAC涂层,采用扫描电子显微镜、纳米压痕/划痕仪、摩擦磨损试验机等仪器对涂层的硬度、结合强度等力学性能进行了研究,并进行了硬质HAC涂层微钻与未涂层微钻对比加工测试。实验结果表明,硬质HAC涂层的硬度高,与硬质合金基材结合良好,涂层的摩擦系数低;硬质HAC涂层钻头加工典型无卤素板材时,使用寿命是未涂层钻头的2.8倍。     

聚合物微结构超声压印精密加工系统研究

超声压印技术是一种聚合物微结构成形的新方法。针对微米级超声加工系统的高精度和高可靠性的要求,设计了用于聚合物微结构超声压印的精密加工系统,推导了换能器动力学模型并求解特征参数,进行了有限元仿真与优化,并搭建了基于压力反馈的精密压印测控平台。实验结果与理论分析结果吻合,设计的换能器系统改善了微米级加工中的加工精度、能量控制和可靠性,为快速批量精密压印成形的加工系统提供了设计和优化方法。     

PCB微钻有限元分析的几个关键问题

随着印制板和封装技术的快速发展,印制板钻孔面临越来越大的挑战。钻孔质量受钻机、钻头、钻削参数和印制板材的影响,文章对微钻有限元分析的几个关键问题进行探讨,以提高微钻设计水平。首先评述了微钻有限元分析的研究现状,然后讨论了微钻三维模型的建模方法,最后对微钻设计中的几个重要参数对微钻性能的影响进行了重点分析。文章的主要创新点包括:(1)提出了通过CAD方法建立微钻三维模型的方法,保证了有限元分析的精度;(2)分析了微钻参数对微钻性能的影响,该结果可以指导实际的微钻设计。     

基于有限元模型的超声切割刀优化设计

超声切割刀在材料加工领域中有广泛的应用前景,可用于切割各种复合材料等硬脆材料。该文利用ANSYS有限元分析软件建立超声切割刀的有限元模型,对其进行模态分析和谐响应分析。仿真结果显示,超声切割刀在40 kHz频率附近存在轴向纵振模态,其振动节点位于安装环和压电陶瓷中心线上,符合设计要求。基于有限元模型研制超声波切割刀,通过阻抗分析仪与激光多谱勒测振仪对换能器的固有频率与响应进行测试,获得的超声切割刀阻抗曲线平滑,谐振频率为40.261 kHz,设计误差为0.83%,最大振幅达到14.52 μm,结果与有限元计算相互吻合。     

基于有限元模型的超声切割刀优化设计

超声切割刀在材料加工领域中有广泛的应用前景,可用于切割各种复合材料等硬脆材料。该文利用ANSYS有限元分析软件建立超声切割刀的有限元模型,对其进行模态分析和谐响应分析。仿真结果显示,超声切割刀在40kHz频率附近存在轴向纵振模态,其振动节点位于安装环和压电陶瓷中心线上,符合设计要求。基于有限元模型研制超声波切割刀,通过阻抗分析仪与激光多谱勒测振仪对换能器的固有频率与响应进行测试,获得的超声切割刀阻抗曲线平滑,谐振频率为40.261kHz,设计误差为0.83%,最大振幅达到14.52μm,结果与有限元计算相互吻合。     

用于体内碎石的超声振动系统设计

针对常见的超声振动系统难以满足体内碎石对小体积和大振幅的要求,对小体积实现大振幅的超声振动系统的设计原理和方法进行研究。根据任意截面杆的波动方程,得到单一截面杆的位移方程和应力方程,并通过振动系统的边界条件,推导出超声振动系统的频率方程。根据推导出的频率方程,设计出用于碎石的超声振动系统,对所设计的超声振动系统振动性能进行有限元分析和试验测试,分析和试验结果表明,振动系统谐振频率的设计结果和有限元分析及测试结果的误差均在3%以内,测得碎石振动系统的振幅为25μm。     

工程陶瓷的旋转超声加工方法

旋转超声加工是加工工程陶瓷的一种有效方法,它与传统的加工方法相比具有加工速度快、加工精度高、加工质量好、工具头磨损小等特点.旋转超声加工已成为加工硬脆材料的主要方法之一.介绍了该加工技术的基本原理、应用特点、关键技术以及旋转超声加工的应用范围和发展趋势.     

基于非均匀B样条拟合算法的加工误差测量

数控机床加工零件,通常在零件加工后采用另外的仪器进行加工误差测量,重复装夹必然造成精度降低和工时延长.数控机床通过控制走刀路径使其按照特定轨迹运动,因此工件的加工误差可通过测量轨迹误差得到.文中运用非均匀B样条曲线拟合及曲线特征点提取的方法,将测量轨迹与理想轨迹进行拟合实现工件加工误差的在机测量.通过在数控机床上试验一直线圆弧样品加工验证了该方法的可行性.     

A new method based on Fiber Bragg grating sensor for the milling force measurement

Milling force is an important parameter to describe the mechanical processing chip removal process, and it has a direct influence on generation of heat, tool wear or failure, quality of machined surface and accuracy of the work piece. Its accurate measurement is a significant basis for judging process state and improving the reliability of machining system. In this study, through analyzing the variation rule of ring diameter, a new method that using Fiber Bragg grating sensors and variation rule of ring diameter to measure the milling force has been proposed, and the basic structure of annulus has also been designed. A dynamometer has also been constructed, and the preliminary verification test was done. Through the analysis of experimental data, the dynamometer based on annulus elastic body can be used in milling force test, and it owns high sensitivity.     

Tool breakage monitoring using motor current signals for machine tools with linear motors

In recent years, a number of machining centers have been built using linear motors. These machining centers have great potential for precision and high-speed machining. Nevertheless, a number of problems remain unsolved, such as monitoring and control. This paper presents a new tool breakage monitoring method for this type of machining center using the current signal of the linear motor. First, the relationship between the cutting force and the motor current is analyzed. Then, the new tool breakage method is presented. From a mathematical point of view, the new method uses a nonlinear energy operator to capture the abrupt changes of the motor current signal, which is directly related to the tool breakage. The experiment validation is included.     

Intelligent process supervision for predicting tool wear in machining processes

An intelligent supervisory system supported on a model-based approach is presented herein. The application for predicting tool wear in machining processes is selected as a case study. A model created using artificial neural networks and able to predict the process output is introduced as a means of dealing with the characteristics of such an ill-defined process as machining. This model describes the output’s dynamic response to changes in the process-input command (feed rate) and process parameters (depth of cut). In order to predict tool wear, residual errors are used as the basis for a decision-making algorithm. Based on the model and the weighted sum of squared residuals method, the procedure continuously checks whether a given index (tool condition) exceeds a critical threshold. In the chosen application, an over-the-threshold index is interpreted as indicating unacceptable tool wear necessitating immediate tool replacement. Experimental tests are run in a professional machining centre under different cutting conditions using real-time data and new, half-worn and worn tools. The results show this supervisory system’s suitability and potential for industrial applications.     

视觉系统在超声打孔机中的应用

超声加工给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工,可以完成传统工艺不能进行的加工.超声打孔机解决了基板的加工问题.由于视觉系统的引入,使得基板的加工能够得到精确定位及检测,极大地提高了生产效率和产品质量.介绍了视觉系统在超声打孔机中的工作原理及应用.     

超声旋转加工及其在Nd：YAG晶体棒外圆成形中的应用

本文概要介绍超声旋转加工原理、特点和Ｔ３０３０３／ＺＶ型超声旋转加工机。验证了具有细长金刚石钻头的超声振动系统可按“局部共振”设计和调谐，观测了超声旋转加工对加工材料性能的影响，测量了加工精度，得出超声旋转加工能有效用于Ｎｄ：ＹＡＧ晶体棒外圆成形。     

劈刀和肋环夹持工况对超声键合换能系统电学特性的影响

通过实验分析了肋环夹持松紧度和劈刀存在两个因素对超声键合换能系统电学导纳特性的影响规律。对换能系统在悬挂有无劈刀和夹持8个松紧度等各个情况下进行谐振频率附近的导纳圆测量,确定换能系统等效电路各特征参数的变化情况。由实验结果的分析可知,劈刀的附加质量以及肋环松紧程度对换能系统谐振频率的影响不大,但劈刀的存在改变了换能系统的能量分布和耗散,是影响换能系统各特征参量的主要因素之一。这些结论有助于超声键合换能系统的优化。     

差动往复式线性超声马达的研究及应用

研制了一种新型的双定子驱动的差动往复式线性超声马达，提出了分组脉冲驱动控制方法，分析了其工作过程，实现了差动往复式线性超声马达的单向步进式进给及双向差动往复式进给，移动体的进给量与运动方向由每组的驱动脉冲数确定。研制的样机在电火花加工中得到了应用。