大尺寸自由曲面铝反射镜超精密抛光工艺

针对大尺寸自由曲面铝反射镜在单点金刚石车削(SPDT)后出现的划伤、波纹等缺陷,研究了抛光介质和加工参数对自由曲面铝合金超精密抛光结果的影响.利用Wyko NT9300白光干涉仪和VHX500超景深显微镜对AA6061铝合金抛光表面进行了检测,将抛光前后的表面形貌以及不同条件下的抛光结果进行了比较.实验中采用质量分数不同的金刚石油性悬浮液作为抛光液,采用羊毛轮作为抛光轮,在一台精密加工中心上先后进行了平面抛光和自由曲面抛光实验.实验结果表明,工件的表面粗糙度Ra由抛光前的144.59 nm降低到了抛光后的6.03nm,其中油性润滑剂在抛光过程中起微量去除和降低划擦几率的关键作用,使用优化的工艺参数在AA6061自由曲面上获得了理想镜面.     

碳钢材料超精密切削的最新研究进展

碳钢材料作为应用最广的工程材料,以成本低廉、应用广泛而倍受超精密加工领域的重视。然而碳钢材料在超精密切削过程中会导致金刚石刀具严重磨损,被认为是金刚石不可切削材料。本文首先对金刚石刀具磨损机理研究进行了综合评述;其次分别从加工工艺、刀具、工件材料以及它们的复合改善等四个方面对各种解决方法进行分类述评和比较分析,并对最有前景的方法进行了展望,以期为化学性质相似的其他元素金属(元素周期表第Ⅳ-Ⅷ族过渡元素Nb、Co、Mn、Ni、Cr、Ti等及其合金)的超精密切削研究提供参考。     

陶瓷人工髋关节球超精密磨削加工微观纹理形成规律

陶瓷髋关节球是人工髋关节置换手术中重要的零件之一。为了实现对陶瓷髋关节球高效、高质量的加工,搭建了旋转超声辅助展成球面磨削装置。首先,介绍了旋转超声辅助球面磨削加工的基本原理。接着,针对装置的运动特性建立了磨粒运动学轨迹方程。结合运动学方程,对加工状态下的磨粒进行了运动学轨迹分析,深入研究了球面微观纹理的成形规律。最后,进行了超声辅助磨削陶瓷人工髋关节球实验。实验结果表明,在刀具转速为3 000r/min,工件转速为2 011r/min的加工条件下,面粗糙度平均值为96nm,线粗糙度平均值为56nm。当陶瓷球转速和砂轮转速互为质数时,球面表面的纹理分布更加均匀,这为加工参数的优化提供了重要的理论依据。     

数控侧铣加工非可展直纹面的刀位整体优化原理与方法

在单参数刀具面族包络原理的基础上,以刀具包络面与设计曲面之间的最小极差为优化目标,依据所给出的三个命题,首先讨论了柱刀侧铣非可展直纹面的刀位计算方法,提出了三点偏置法来确定初始刀位,然后采用最小二乘法进一步优化刀位。随后,以柱刀刀位规划方法为平台提出了锥刀的刀位计算方法。最后,给出了两个计算实例。计算结果表明所给出的方法可以获得令人满意的结果。     

超精密车削表面微观形貌对光学特性的影响

研究了超精密车削表面微观拓扑形貌与光散射特性之间的关系,用于评价车削加工表面的光学性能并优化加工过程.采用阈值分析和粗糙表面散射理论分析两种方法研究了仅有理想刀痕的表面所产生的重影现象.阈值分析是指先计算单段圆弧刀痕的散射特性,再根据周期性结构对光的调制性来求得被加工表面为镜面对刀尖圆弧半径和进给率(主轴每转的进给距离)选择的大约临界值要求.在入射光波长500 nm的情况下,当刀尖圆弧半径选择500 μm时,可以计算得出阈值进给率为19μm.粗糙度散射理论分析则是通过电场积分公式——Stratton-Chu公式进行更精确的计算.实验表明,对于超精密车削加工得到的表面,当从入射光的非镜面方向,尤其是一极大散射方向观察不到光强时,即可以认为加工出了镜面效果.     

长度分形维数在微铣刀磨损状态识别中的应用

针对微铣刀磨损状态在线检测提出了一种新的方法。首先,通过采集待测刀具的铣削振动信号,并采用长度分形维数法提取其特征参量,同时设定微铣刀不同的磨损状态作为参考样本;然后,采集不同样本的多段时域信号,并提取特征参量,进而根据区间估计法确定参考样本的聚类域;最后,将待测刀具的特征参量与参考样本的聚类域进行比较来判断刀具的磨损状态。基于自行研制的微型三轴立式机床,对上述方法进行了实验验证。首先,确定了微铣刀后刀面刀尖处的最大磨损深度分别为0,5,10,15,20和45μm以及主切削刃崩刃7种参考样本下的长度分形维数聚类域;然后,分别提取10把待测刀具的分形维数特征参量,并与7个参考样本的聚类域进行比较。实验结果表明,各个待测刀具的特征参量均落在其实际磨损状态所对应的聚类域内,故采用长度分形维数的方法检测刀具磨损状态切实可行。     

超精密车削表面微观形貌对光学特性影响研究

为了给超精密车削加工表面的光学性能评价提供参考,指导实际加工过程的优化,本文对表面形貌和其光学性能之间的关系进行深入研究。对于仅有理想刀痕的表面所产生的重影现象,采用阈值分析和粗糙度散射理论两方面进行分析。阈值分析是指先计算单段圆弧刀痕的散射特性,再根据周期性结构对光的调制性,可以求得加工出镜面对刀尖圆弧半径和进给率（主轴每转的进给距离）选择的大约临界值要求。在入射光波长500 nm的情况下,当刀尖圆弧半径选择500 um时,可以算得阈值进给率为19 um。粗糙度散射理论分析则是通过电场积分公式—Stratton-Chu公式进行更精确的计算。最终得出结论,对于超精车加工得到的表面,当从入射光的非镜面方向,尤其是一极大散射方向观察不到光强时,则可以认为加工出了镜面效果。     

硬脆材料的旋转超声辅助加工

光学玻璃、功能晶体、工程陶瓷等硬脆材料具有高强度、耐高温、耐磨损等优良的物理和机械性能,目前已被广泛应用于航空航天、汽车、军工等领域.但由于这些材料具有较高的硬度和脆性,难以用传统的加工方法进行加工,从而在很大程度上制约了这些材料的进一步推广和应用.旋转超声辅助加工技术由于其特殊的加工性能,具有切削力小、低切削热等优点,适应于各种硬脆材料的加工,因此得到了广泛的应用和迅速的发展,在硬脆难加工材料的制造领域已经占据了重要的地位.本文回顾了旋转超声辅助加工技术的发展历程和特点,介绍了旋转超声辅助加工的机理及工艺设备的研究进展,并对旋转超声辅助加工技术和设备的发展趋势进行了展望.     

基于工业机器人的汽车覆盖件柔性冲孔系统

针对汽车覆盖件个性化制孔的需求,提出并实现了一种基于工业六轴机器人和专用冲孔钳的柔性冲孔系统。为了得到准确无干涉的冲孔轨迹,根据冲孔钳的形状特征,提出了一种在二维平面内交互冲孔的路径生成方法。该系统具有较高的灵活性,能够方便调整冲孔的位置和种类。