GFRP低频轴向振动制孔的钻削力特性和套料钻磨损分析

GFRP的套孔钻削过程中极易产生分层、撕裂等加工损伤,其与轴向钻削力直接相关。为提高GFRP的制孔质量,采用新型金刚石薄壁套料钻,结合低频轴向振动加工技术,建立单颗磨粒的运动学模型和动力学模型,试验研究GFRP制孔中的轴向力变化规律,并对套料钻的烧焦概率、自动落料率进行分析。结果表明：对比常规钻削,低频振动钻削时的瞬时进给量和轴向力比常规钻削时的大,且随着振幅的增加,轴向力也随之增大;低频振动钻削和常规钻削时的轴向力皆随进给速度的增加而增大,随主轴转速的升高而降低。同时,低频振动钻削时磨粒间断性地参与钻削,大大降低了套料钻的烧焦概率,提高了其自动落料率,自动落料率高达88.24%,可实现GFRP的连续批量制孔。     

数控机床进给系统静动态特性分析

进给系统作为数控机床的主要组成部分,其性能直接影响机床的加工精度和加工效率,对其静动态特性进行分析有着重大的意义。运用有限元方法对数控机床进给系统进行静动态特性分析,得到进给系统的静力变形云图、固有频率以及振动特性。分析结果表明:进给系统最大变形为5.6μm、最大屈服应力为2.8 MPa、安全系数达到15,均符合要求,说明系统结构刚度好,设计合理;模态分析结果为预防共振、保证加工质量提供了理论依据,有一定的工程应用价值。     

滚珠丝杠螺母副动态特性参数辨识与试验研究

为了研究滚珠丝杠螺母副的动态特性,提出了滚珠丝杠螺母副结合面的单自由度动力学模型,搭建了动态特性参数辨识的测试系统,分析了不同轴向载荷和工作台位置对动刚度和阻尼的影响。试验结果表明:随着轴向载荷的增大,丝杠螺母副的轴向动刚度也增大,轴向阻尼先减小后增大;在工作台从丝杠的一端移动到另一端的过程中,轴向动刚度呈现先增后减的变化趋势,轴向阻尼则呈现先减小后增大再减小再增大的变化趋势。数据分析还表明轴向载荷对动刚度和阻尼的影响明显强于工作台位置对其的影响。     

重型机床滚滑复合导轨载荷分配机理研究

在结合滚动导轨和滑动导轨的基础上,提出了一种新型滚滑复合导轨,通过ANSYS有限元分析软件对其进行静力学分析,结果表明:无预紧力时,滑动结合面承受主要的法向载荷,滑动结合面法向载荷的占比达95%以上;同时受法向载荷和预紧力时,预紧力越大,滚动结合面法向载荷占比随之增大,法向载荷越大,滚动结合面法向力占比反而随之减小。分析并探讨了重型机床滚滑复合导轨的载荷分配机理和主要影响因素,其结果为滚滑复合导轨的进一步研究提供了理论依据,具有一定的工程应用价值。     

SiC/GFRP叠层复合装甲旋转超声孔加工轴向力与制孔质量研究

SiC/GFRP叠层复合装甲成型后具有高强度、高硬度、高韧性、高黏性等特点,孔加工极为困难,易出现叠层界面失效、陶瓷崩边、纤维撕裂等损伤。采用新型烧结/钎焊复合工艺薄壁金刚石套料钻,结合旋转超声振动辅助孔加工技术,建立了单颗磨粒的运动学模型,超声振动套孔加工时套料钻与工件周期性地接触分离,其断续切削特性有利于减小轴向力。对SiC/GFRP叠层复合装甲进行制孔试验,分析常规加工和超声辅助加工轴向力的变化规律和制孔质量。研究结果表明,相比于常规套磨加工,超声辅助套磨加工轴向力显著减小,降幅最大达31.8%;超声加工入孔叠层界面处粘结紧密,未出现陶瓷崩碎严重的现象;有效避免了常规加工出孔处不规则隆起和隆起高度较大的缺陷,隆起高度降幅最大达61.03%,显著改善了钻削出孔表面质量,降低了出孔损伤程度,为SiC/GFRP叠层复合装甲的高效低损伤连续孔加工提供了理论参考。     

卧式加工中心床身动静态特性分析与试验研究

针对机床关键部件动、静态特性分析和试验研究的问题,以某卧式加工中心的床身为研究对象,建立了该床身的三维模型,应用HyperMesh进行了网格划分,并进行了动、静态特性有限元分析。采用力锤激励法进行了模态试验,并用模态判定准则(MAC)验证了模态试验的正确性。对比有限元分析和试验结果,表明床身静刚度满足要求,抗破坏能力较高;床身前端为薄弱环节,其X、Y向比Z向薄弱,为后续的优化设计提供依据。     

数控机床进给系统选型设计

数控机床正朝着高速、高精、高稳定性的方向发展。进给系统作为数控机床的核心部件之一,其定位精度、精度保持性以及整个系统的刚度和稳定性对机床加工性能至关重要。鉴于此,对数控机床进给系统进行规范的方案设计以及选型计算,具有重要的工程参考意义。     

SiC陶瓷旋转超声振动套磨制孔有限元仿真及实验研究

为解决SiC陶瓷加工时容易出现崩边、裂纹等问题,结合仿真与实验对其进行旋转超声振动套磨制孔技术研究。根据SiC陶瓷宏观力学本构模型,建立SiC陶瓷制孔仿真有限元模型并进行加工过程仿真分析,相比常规制孔,超声振动制孔的仿真轴向力最大可减小26.1%。常规加工和超声振动加工的对比实验研究表明,旋转超声振动加工可减小轴向力达32.9%,可大幅减少陶瓷材料脆性断裂,显著改善孔壁表面质量。有限元仿真与实验研究所得的轴向力在超声振动下最大相差7.5%,常规条件下两者最大相差14%,验证了有限元模型的正确性。仿真和实验研究结果表明：超声振动加工可显著减小轴向力和刀具磨损、提高刀具耐用度、改善制孔质量、降低加工成本。     

SiC/GFRP复合装甲超声辅助制孔技术研究

针对新型轻质陶瓷材料为核心的高性能复合装甲在常规加工过程中质量差等问题,对SiC/GFRP复合装甲进行超声振动辅助制孔加工技术研究,通过改变机床主轴转速、进给速度等加工工艺参数,探究钻削力的变化。结果表明：提高主轴转速或降低进给速度,可有效减小钻削轴向力;超声振动辅助提高了制孔表面完整性,能显著改善制孔质量。     

一种辊筒式振幅无级调节振动台设计

目前,国内外主要采用振动加工的方式来解决难加工材料的孔加工问题。本文设计了一种辊筒式振幅无级调节振动台,主要包括工作台、调幅套筒、无级调幅操纵装置、驱动机构等。介绍了该装置的振动及无级调幅原理,并改进调幅方法,提高振幅调整精度,满足不同工作环境对振幅的需求,使其更具通用性。