微细铣削振动信号特征参数的主成分分析

铣削振动是描述微细铣削加工状态的重要特征参数. 利用微小型车铣加工中心、压电加速度计和多通道电荷放大器建立了微细铣削振动测试系统,分别提取了不同铣削方式和铣削转速条件下微细铣削振动信号的时域特征参数和频域特征参数. 针对特征参数数量繁多且变化趋势不一致的特点,引入主成分分析方法,利用主成分分别对时域和频域特征参数进行替换,定量描述出振动信号的能量和差异,以及主频带位置和能量分散程度之间的关系. 分析结果表明,通过时域与频域特征参数主成分的综合运用,应用较少的参数即可描述微细铣削振动信号的主要特征,显著降低了原始数据维数; 主成分分析结果可用于铣削方式和铣削转速等微细铣削加工参数的优化.     

切削过程的分叉与突变

根据非自由切削模型和切削试验研究了切屑流动的分叉突变原理,结果表明：在切削层图形系数gs＝1的两侧有两个分叉点gs1和gs2,形成一个分叉区间（gs1,gs2）;单位切削功率的连续多极值取向是切屑流动分叉的原因;在分叉区间切屑流动状态的改变呈现出典型的尖点突变特征;突变的滞后性对切削力及切屑旋向有明显的影响。     

脉冲磁化处理对M42高速钢刀具组织和力学性能的影响

对M42高速钢刀具进行脉冲磁化处理,考察脉冲磁场对组织和性能的影响,分析了脉冲磁场改变微观组织以及力学性能作用机理.运用TEM和激光共聚焦显微镜分析了脉冲磁场冲击前后高速钢位错组态、碳化物分布以及微观组织的变化.研究表明,高速钢经脉冲磁化处理后,发生晶格畸变,基体内析出大量弥散碳化物,微观组织变细密,晶粒细化.微观组织的变化导致力学性能发生变化,材料Rockwell硬度与显微硬度均显著提高,Rockwell硬度最大可以增加2.9 HRC.基于位错理论分析了脉冲磁场作用下高速钢的强化机制,磁场作用于位错的力足以克服位错线张力引起的阻力和晶格点阵引起的阻力,从而使位错能以Orowan机制产生增殖、滑移,致使位错密度增加.     

直槽微铣削中切削参数对铣刀跳动量的影响

铣刀跳动是铣削振动的一种表现形式,其不仅加剧刀具的磨损,降低加工质量,严重时将使刀具产生崩刃甚至断裂,导致切削过程无法进行。基于45钢直槽微铣削试验,分析铣刀跳动量的基本特征。在此基础上,研究铣削参数对铣刀跳动量的影响规律,建立铣削参数与铣刀跳动量之间的非线性关系模型。研究结果表明,直槽微细立铣削时,立铣刀在各方向上的跳动量大小依次如下:槽宽方向(Y方向)进给方向(X方向)铣刀轴向(Z方向);铣削参数是影响铣刀跳动量的主要因素,其显著性水平依次如下:铣削速度vc轴向切深H进给速度f;基于正交试验建立的铣刀跳动量非线性关系模型具有较好的拟合效果,可以用于相应条件下铣刀跳动量的预报和控制。     

聚晶金刚石微细球头铣刀刃磨工艺参数优化

针对直径为0.5 mm的聚晶金刚石(PCD)微细球头铣刀刃磨质量控制问题，基于六轴数控刀具磨床几何运动原理，建立PCD微细球头铣刀的砂轮刃磨运动数学模型，开展PCD刀具精密刃磨正交试验，研究刃磨工艺参数对主轴负载率、刀具前刀面表面粗糙度、刀具刃口钝圆半径的影响规律。结果表明:磨削速度对主轴负载率以及刀具前刀面表面粗糙度的影响最为显著，提高磨削速度有利于获得较好的刀面质量；磨削深度对刃口钝圆半径的影响最为显著，减小磨削深度有利于获得锋利的刃口形状。通过合理选择刃磨工艺，PCD微细铣刀直径误差小于4.0 μm，刀具钝圆半径为4.5 μm，刀具角度误差小于1°，无明显刃磨损伤缺陷。      

TMDs和黑磷二维材料与器件的制备表征及光电性能调控

正二维材料是厚度只有一个或几个原子层的晶体材料,所有原子都在二维平面内成键,层间只有范德华相互作用力。最早被发现的二维材料是2004年从石墨中被分离出来的石墨烯。后来人们又陆续发现了大量的二维材料,涵盖了导体、半导体和绝缘体,其中半导体二维材料最受关注,如过渡金属二硫族化物(TMDs)和黑磷。二维材料众多的家庭成员和丰富的特性构成了组成复杂纳米机电系统的所有基本元素。二维材料前所未有的物理、光电特性使其具有十分广阔的器件应用前景。单原     

考虑高强度钢加工表面完整性的背应力能法疲劳寿命预测模型

循环应变能法从疲劳损伤机理的角度对疲劳寿命进行预测,能够很好地解释疲劳断裂行为,故得到广泛应用。然而,对材料整体性能的大量试验研究中常常不考虑加工表面完整性,从而影响了能量法的预测精度,为此提出一种考虑加工表面完整性的循环背应力能法疲劳寿命预测修正模型,通过引入残余应力随深度围成的面积作为影响因子来考虑加工表面层力学特征对总背应力能的影响,将微裂纹不扩展阈值作为影响因子表征表面层几何和组织特征对总背应力能的作用。研究结果表明：针对淬火回火前的重载车辆扭力轴高强度钢材料,考虑加工表面完整性的修正模型疲劳寿命预测误差分散带缩小38%,预测精度提高25%,与疲劳断裂后实时统计单周次循环背应力能密度的模型具有相同的误差分散带(1.25倍),克服了传统能量法需要在疲劳试验后才能进行寿命预测的缺点;针对淬火回火后的超高强度钢材料,考虑加工表面完整性的修正模型疲劳寿命预测精度从72.7%提升到了92.2%,克服了疲劳断裂后实时统计单周次循环背应力能密度预测模型的失效性,误差分散带从3.30倍降到了1.41倍;新模型提高了能量法在不同加工表面层特征的适用性,实现了面向服役性能的加工表面完整性评价。     

以SiC过渡层为预处理工艺的金刚石涂层硬质合金微径铣刀研究

研究了采用强电流直流伸展电弧等离子体CVD技术,以SiC过渡层为预处理工艺,直径为0.8mm的微径铣刀上纳米金刚石涂层的制备。通过铣削6063DL31铝合金并与未涂层的微径铣刀进行对比,验证SiC过渡层+金刚石涂层微径铣刀的切削性能。结果表明,SiC过渡层可以有效降低Co对金刚石涂层沉积的不利影响,改善金刚石涂层的附着力,同时,铝合金铣削试验表明,金刚石涂层微径铣刀可以有效降低切屑的黏结和毛刺的形成,并且显著降低加工工件的表面粗糙度;因此,薄SiC过渡层可以作为预处理工艺应用于微径铣刀上金刚石涂层的制备。