微细加工与装备技术进展

讨论微细加工与装备技术现状,介绍刻蚀技术、LIGA技术和准LIGA技术、微细特种加工等典型的微细加工工艺原理与技术特点,并指出各种加工方法的优缺点,分析微细加工技术的发展走向及装备技术的发展趋势。     

超声车削弯曲振动系统的试验研究

设计并制造了三振型弯曲刀杆，计算出其固有频率为20．440kHz。空载下，用自行研制的超声车削弯曲振动装置进行了试验研究。得出刀具在切削速度方向的振幅符合其位移Catx=asinwt，呈正弦曲线，刀尖的振幅最大可达到18．1751μm，最小为10．3996μm，均能满足超声振动车削要求。     

超声微锻Ti3Al熔覆层组织与性能的实验研究

目的 采用超声振动与微锻技术相结合的表面改性技术,在Ti-6Al-4V基体上获得组织优良、物理性能好的Ti3Al熔覆层。方法 搭建超声微锻装置,采用单因素实验研究超声振幅、加工温度、锻打力、锻打时间对熔覆层金相组织、晶粒以及显微硬度的影响规律。借助金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计对熔覆层的宏观形貌、微观组织及显微硬度进行分析和测试。结果 在超声微锻处理下,熔覆层组织与性能得到显著改善。熔覆层表面平整度与超声振幅呈正相关,随着超声振幅、锻打力的增大,粗大的树枝状α2相逐渐锻碎细化为大量的短棒状α2相和针状α2相以及少量的片层状α2相和等轴α2相,等轴晶的含量与分布范围增大,晶粒细化效果越来越明显。熔覆层各区域的显微硬度值均随着超声振幅、锻打时间的增加而有不同程度的提高。当超声振幅为7 μm时,熔覆层顶部、中部、底部的显微硬度分别提高了18.4%、22.8%、51.5%。当锻打时间为5 s时,熔覆层顶部、中部、底部的显微硬度分别提高了15.5%、15.8%、37.8%。熔覆层顶部显微硬度值随着锻打力的增大呈现出逐渐升高的趋势,显微硬度最高可达55.1HRC,其他区域的硬度呈现逐渐降低的趋势。结论 超声微锻能够有效改善熔覆层的宏观形貌以及内部组织,细化晶粒,选择合适的工艺参数可进一步提高其显微硬度值。因此,超声微锻可作为一种有效的熔覆层改性技术。     

Ti-Al系金属间化合物精密加工研究进展

稀有材料Ti-Al系金属间化合物的本征脆性在一定程度上限制了精密加工技术的选择和在航空航天、国防等领域的应用,为促进此类材料精密加工的适应性及获得高质量的表面,本文对Ti-Al系金属间化合物的精密加工技术进行综述。首先对此类材料的特性及精密加工技术进行总体概括;其次从材料的切削性能(材料去除机理、切削力、切削温度、切屑形态和刀具磨损)对其可加工性进行分析,并对材料加工后的表面完整性(表面粗糙度、表面缺陷、残余应力、加工硬化和金相组织)进行总结;最后,对应用于Ti-Al系金属间化合物所采用的超声振动辅助加工技术进行展望,以期为此类材料的加工提供一定的理论依据和技术支撑。     

织构对硼掺杂金刚石涂层刀具摩擦学性能的影响

利用激光技术在硬质合金刀具上分别制备椭圆织构和沟槽织构。同时,利用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在刀具上分别制备硼掺杂无织构金刚石(Boron doped un-texture diamond film,BDUTD film)薄膜、硼掺杂椭圆织构金刚石(Boron doped elliptical textured diamond film,BDETD film)薄膜以及硼掺杂沟槽织构金刚石(Boron doped groove textured diamond film,BDGTD film)薄膜,通过摩擦磨损试验机,对不同织构形状的薄膜进行摩擦试验研究。另外,采用扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)和能谱分析(EDX)对表面形貌、成分及残余物质进行分析。试验结果表明,BDUTD薄膜表现出最大平均摩擦因数,其值为0.13。BDETD以及BDGTD薄膜的平均摩擦因数分别为0.124和0.123。从磨损形貌来看,BDUTD薄膜及BDGTD薄膜对偶件的磨损直径分别为1.506 mm和1.254 mm。BDUTD薄膜的磨损表面黏附有少量团簇状的磨屑,且有破裂的金刚石晶粒出现。BDGTD薄膜的表面织构沟槽中有少量磨屑,金刚石晶粒几乎没有出现磨损。     

CBN砂轮超声振动修整试验研究

对金刚石笔辅助超声振动修整法修整CBN砂轮进行试验研究。试验结果表明超声振动修整对调节砂轮表面形貌非常有效。振动修整的砂轮,其表面静态有效磨粒数多于普通修整,磨粒特征亦优于普通修整,并且不同超声频率修整条件下,砂轮表面静态有效磨粒数随着修整导程的增加而减少,随修整切深的增大呈下降趋势。选择合理的参数,采用超声振动修整,可以实现CBN砂轮的精密修整。     

超声振动钻削声学系统的设计研究

通过对超声振动钻削系统的理论分析，给出了不同的纵向振动圆锥形变幅杆设计公式，分析了面积系数与谐振长度、位移节点、极大值点、放大系数和形状因素之间的关系。用实例分析了几种变幅杆的不同点，并指出设计超声振动钻削声学系统时推荐采用复合变幅杆。     

在频率跟踪后引起振动切削过程中振幅衰减的主要原因分析

为克服振幅衰减对超声振动切削的影响，揭示振幅衰减的内在原因，进一步扩大超声振动切削的应用领域。本文通过实验研究和理论分析，明确了在振动加工中由裁荷增加而引起的功率动态分配也是超声波振幅逐渐衰减的一个重要原因，并从功率分配的角度，通过理论分析得出了二者的数学表达式，解释了实验结果，同时分析了该实验的合理性，给出了几种解决方案，并提出了用神经网络分析振动切削力的思想．实验结果最终表明：在采用频率跟踪后，超声振动加工中的振幅衰减主要来源于功率分配．     

粗磨粒金刚石油石超声珩磨ZrO_2陶瓷的延性特征

通过粗磨粒金刚石油石普通和超声珩磨ZrO2 工程陶瓷的表面特征试验 ,分析了所产生不同结果的原因 ,给出了普通和超声珩磨速度对表面破碎率的影响。研究表明 :随着珩磨速度的提高 ,珩磨表面的破损率逐渐减小。对普通珩磨 ,在所给速度范围内 ,整个表面的破碎点面积总和均大于被观察表面的 30 % ,最大的达到70 %。而超声珩磨均可获得延性切削表面 ,破碎率均不大于 10 % ,磨粒刻划的延性痕迹十分清楚     

硬脆材料精密小深孔BTA型珩磨工具的加工特性研究

从分析国内外现有工具存在的问题入手,着重解决超硬材料精密小深孔珩磨加工中走偏量较大、圆度误差较大等问题,提出了一种三导向的BTA型珩磨工具结构,使超硬材料精密小深孔加工的质量得到了提高.实验证明 ,采用新型珩磨工具加工出的小深孔可达到走偏量0.001～0.002 mm /1 00 mm,锥度0.005 mm/100 mm,圆度误差0.00 2～0.004 mm,表面粗糙度可达到Ra0.08～0.16 μm(采用W10油石),最高可达Ra0.04～0.08 μm, 尺寸精度可达IT5,可获取以珩代研的效果.