超光滑表面的加工、表征和功能

超精密加工的目标是通过表面质量控制获得预定的表面功能。一定的加工过程产生相应的表面特征 ,而表面特征在很大程度上又决定着表面的实际功能。为了通过预先设计及加工控制获得要求的功能表面 ,必须对超光滑表面的加工、表征、功能及其相互关系进行全面而深入的研究     

振动切削与加工表面完整性

本文从现代工业对零件加工表面完整性的要求入手,分析了零件加工表面完整性的影响因素及改善措施,提出振动切削加工方法是改善零件加工表面完整性的一种行之有效的加工方法。     

切削加工表面残余应力研究综述

随着高性能制造技术的发展,对零部件的加工质量提出了更高的要求,已加工表面残余应力作为表面加工质量的重要指标,对机器零部件的使用性能有极大的影响。本文介绍已加工表面残余应力对零件使用性能的影响,论述了切削力和切削温度的研究现状及影响因素;综述了已加工表面残余应力的发展现状并阐述残余应力产生机理及其对表面机械性能的影响;总结了影响加工表面残余应力的因素,从而控制已加工表面残余应力,提高机械加工表面质量。     

超光滑表面加工技术研究进展

针对如何高效稳定地获得粗糙度值小、少无亚表面损伤、低成本的超光滑表面的问题,分析了原子级超光滑表面加工技术的加工原理,详细阐述了几类非接触式抛光方法的加工原理及国内外最新研究进展,并着重论述了声悬浮抛光和磨料水射流抛光的研究现状。接着,在此基础上对这几类加工方法各方面的优缺点进行了对比总结。最后,针对目前超光滑表面加工技术存在的不足,指出了超光滑表面加工技术有待进一步研究的方向。研究结果表明,采用非接触式的抛光方法,对加工过程加以合理的控制,可大大降低工件表面粗糙度,改善亚表面的损伤情况;目前非接触式抛光普遍对抛光设备精度要求较高,减少加工成本是超光滑表面加工技术进行大规模推广的迫切要求。     

超精密磨削加工表面形貌建模与仿真方法宰

超精密磨削技术是实现微/纳米加工的主要手段.系统深入研究超精密磨削过程的机理,洞悉磨削加工表面生成的内涵,成为超精密磨削加工技术的重要研究内容之一.提出一种新型的超精密磨削加工表面生成方法.基于Jobnson变换和线性滤波技术,给出砂轮表面形貌数字生成方法.该砂轮表面数值生成方法克服了利用试验测量砂轮表面形貌所得数据而带来的误差,提高了磨削加工表面仿真分析的准确性.根据磨削运动学,建立磨粒运动轨迹方程、相互干涉条件和有效磨粒确定方法.据此,给出超精密磨削加工表面生成算法.通过数值计算生成不同统计学特征的砂轮形貌,并得到不同加工参数下磨削表面的表面形貌,仿真结果验证了所给算法的正确性和有效性.     

42CrMo钢多工步车削加工表面完整性研究

对42CrMo合金结构钢进行了车削加工试验,探究了精加工切削速度及加工步数对表面完整性的影响规律。从表面粗糙度、显微硬度及残余应力三个方面对加工表面完整性进行了测试与表征,并对加工表面层横断面进行了扫描电镜SEM形貌分析。结果表明,在v_c=150~300m/min范围内,随着切削速度的增加,加工表面粗糙度和表面硬化程度降低,加工残余应力增大,因此可适当增大切削速度以提高加工表面完整性。两工步精加工在高切削速度下,表面粗糙度和硬化程度较小,且残余应力相比单工步和三工步加工增幅不大,可获得较优的加工表面完整性。     

超声振动对电火花加工效果的影响

为提高电火花加工效果,提出了工件复合水平超声振动电火花复合加工。通过正交实验对普通电火花加工和复合超声振动的电火花加工进行对比。采用扫描电子显微镜(SEM)对加工后的表面形貌进行分析,用TR200粗糙度仪对工件表面粗糙度进行测量分析。结果表明,附加超声振动后,工件表面形貌发生了变化,电蚀坑大而浅,表面裂纹数量减少,表面粗糙度整体降低了10%左右,加工速度提高了13%以上。     

几种机械加工方式的支承长度率及其曲线的研究

工件在机械加工过程中,都会在加工表面留下反映其加工方式特点的表面纹理,通过对不同表面纹理的支承长度率及其曲线进行分析比较,为合理地选择工件加工工艺提供了依据.     

电火花机械复合磨削反应烧结SiC陶瓷的表面特征

研究了基于电火花机械复合磨削技术加工的反应烧结碳化硅(RB-SiC)陶瓷的表面特征。用电火花机械复合磨削(EDDG)、电火花磨削(EDG)以及普通磨削(CG)三种方法加工RB-SiC陶瓷,并采用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对加工后的SiC陶瓷的表面粗糙度、表面形貌及微观裂纹进行测量和对比试验,获得了RB-SiC陶瓷的EDDG加工特性。实验显示:EDDG加工的RB-SiC陶瓷的表面粗糙度优于EDG加工的表面粗糙度,为0.214 9μm,但比CG加工的表面粗糙度0.195 6μm略差。对加工后的SiC陶瓷表面形貌观察显示,传统磨削加工后的表面存在明显划痕,EDG加工表面主要由放电凹坑组成,而EDDG加工表面同时存在放电凹坑和磨削划痕;另外,传统磨削表面也存在磨削裂纹和晶界裂纹,但EDG加工后的表面只存在热裂纹,而EDDG加工后的表面存在磨削裂纹和热裂纹,不过热裂纹可以用金刚石磨粒磨削去除。对比实验显示RB-SiC陶瓷的EDDG加工与EDG和CG加工获得了不同的表面特征。     

振动辅助铣削加工仿生表面研究

为探究沿进给方向施加振动辅助铣削加工仿生表面形貌的可行性,通过数学计算获得了刀具与工件分离的条件。设计了仿真分析方案,将振动辅助铣削MATLAB仿真刀尖轨迹与实验加工表面以及典型生物表面形貌进行了对比分析。分析结果表明,振动辅助铣削表面形貌和典型生物表面形貌具有相似性,证明了振动辅助铣削加工技术在仿生表面加工领域应用的可行性。     

共轭曲面求解理论与方法研究

分别介绍了基于解析曲面和数字曲面的共轭曲面求解理论与方法 ,对各种求解方法的基本思想、关键技术作了简要说明和评述 ;提出了基于数字曲面的求解策略 ,预测了该领域今后的研究重点和方向。     

渗碳硬齿面双圆弧齿轮超硬加工技术

为了拓展圆弧齿轮的应用范围 ,本文介绍了渗碳硬化双圆弧齿轮超硬加工技术。应用这项技术加工的硬齿面双圆弧齿轮 ,其承载能力与相同规格的硬齿面渐开线齿轮相当     

复杂曲面实时插补系统的开发

介绍一个具有曲面插补功能的ＣＮＣ系统的硬件构成和软件结构。提出一个不同于一般粗插补和精插补的两步骤插补器结构,介绍其实现技术,解决了轨迹行终点减速区的预测判别问题。最后给出应用实例。     

空间RB-SiC反射镜的表面离子辅助镀硅改性技术

针对空间用RB-SiC材料由Si\SiC两相结构引起的光学表面缺陷问题,提出了表面离子辅助沉积（IAD）硅膜的改性新方案以优化RB-SiC光学表面反射率。对厚度为10µm的IAD-Si改性层的主要性能研究显示：IAD-Si膜层为非结晶结构,能够提供较好的抛光表面,在77K-673K的热冲击下膜层稳定性良好。以Si膜的抛光机理为依据对IAD-Si改性层进行了大量抛光工艺实验和表面质量测试,给出了关键的抛光工艺参数和实验结果。通过表面IAD-Si改性及本文提出的改性层超精加工技术能够在反射镜表面得到面形精度的RMS值低于1/20λ(λ=632.8nm)且表面粗糙度的RMS值低于0.5nm的超光滑表面;与改性前相比,反射镜改性层抛光表面在360-1100 nm 波段的反射率提高了4.5%以上。     

基于流曲线的旋转曲面的生成和形状调整

流曲线曲面造型是一种自由曲线曲面造型技术,尝试用这种方法生成旋转曲面。流曲线是用切矢的积分表示的曲线,据此给定旋转轴、母线上的一个定点和其上相对位置上的一组有序切矢,将母线视为流曲线,研究了生成旋转曲面的理论与方法,讨论了调整流曲线的参数如积分区间和流曲线的长,对旋转曲面形状的影响,并给出了实例。研究表明这种生成旋转曲面的方法简便、可行,能够通过改变参数在一定程度上调整旋转曲面的形状,未来可以将其推广应用于CAD软件和计算机动画中。     

Topology recovery technique for complex freeform surface model after local geometry repair

Intersections and discontinuities commonly arise in surface modeling and cause problems in downstream operations.Local geometry repair,such as cover holes or replace bad surfaces by adding new surface patches for dealing with inconsistencies among the confluent region,where multiple surfaces meet,is a common technique used in CAD model repair and reverse engineering.However,local geometry repair destroys the topology of original CAD model and increases the number of surface patches needed for freeform surface shape modeling.Consequently,a topology recovery technique dealing with complex freeform surface model after local geometry repair is proposed.Firstly,construct the curve network which determine the geometry and topology properties of recovery freeform surface model;secondly,apply freeform surface fitting method to create B-spline surface patches to recover the topology of trimmed ones.Corresponding to the two levels of enforcing boundary conditions on a B-spline surface,two solution schemes are presented respectively.In the first solution scheme,non-constrained B-spline surface fitting method is utilized to piecewise recover trimmed confluent surface patches and then employs global beautification technique to smoothly stitch the recovery surface patches.In the other solution scheme,constrained B-spline surface fitting technique based on discretization of boundary conditions is directly applied to recover topology of surface model after local geometry repair while achieving G 1 continuity simultaneously.The presented two different schemes are applied to the consistent surface model,which consists of five trimmed confluent surface patches and a local consistent surface patch,and a machine cover model,respectively.The application results show that our topology recovery technique meets shape-preserving and G 1 continuity requirements in reverse engineering.This research converts the problem of topology recovery for consistent surface model to the problem of constructing G 1 patches from a given curve network,and provides a new idea to model repairing study.     

陶瓷精密加工表面完整性的研究进展

陶瓷加工表面完整性是衡量加工质量的重要指标,从以下几方面对陶瓷加工表面完整性的研究状况进行评述;残余应力的测试技术,磨削残余应力对零件性能的影响、磨削表面变质层、磨削表面性态以及陶瓷延性磨削和磨削表面粗糙度等,为陶瓷精密加工技术的深入研究提供基础。     

螺旋曲面盘铣刀铣削方法研究

螺旋曲面零件是螺旋类机械的重要组成部分,其精度影响着螺杆机械的性能。研究了螺旋曲面盘铣刀的铣削原理,通过与传统的成形铣削对比,建立了刀具与工件的相对位置及坐标系,研究了工件与刀具的空间啮合条件,为进一步研究高精度复杂螺旋曲面加工技术奠定了理论基础。     

Automated extraction of free surface topography using SfM-MVS photogrammetry

This paper describes a spatial measurement technique to measure the free surface of natural fluid flows in laboratory applications. This effective solution is based on “Structure-from- Motion/Multi-view Stereo” (SfM-MVS) photogrammetry and is capable of reconstructing water surface morphology, both at an instant and with a high spatial resolution. The efficiency and accuracy of the method is dependent upon the acquisition of high quality imagery (i.e. sharply focussed, no motion blur) with appropriate multi-frame camera coverage and configuration, and data processing must utilise appropriate camera calibration data. The potential of the technique for developing hydraulic understanding is demonstrated using two contrasting approaches. First, the water surface behind a living vegetation element is analysed along a single transect. Second, the full three-dimensional characteristics of the captured water surfaces are examined using statistical methods which demonstrate surface dissimilarity between vegetated and non-vegetated cases. The technique is transferable to real-world field sites.     

大型复杂曲面的荒加工研究

提出了大型曲面的荒加工概念 ,它是对加工余量较大的区域进行的局部加工 ,是粗加工的预处理。其关键之处在于如何求取“荒岛”的边界 ,由此确定荒加工区域 ,安排走刀路径。利用基于 Herm ite离散点曲面造型的新算法构造了余量分布曲面 ,避开了毛坯面与零件曲面等距面的求交问题 ,求取余量分布曲面的等高线即可获得“荒岛”的边界。荒加工能减少大量空行程 ,大幅度提高加工效率。