微磨料超声汽雾流抛光加工技术及实验研究

提出了一种新型精密抛光加工方法,即微磨料超声汽雾流抛光加工。它是用含有微磨料的抛光液经超声振动使之雾化形成汽雾流,用此含有微磨料的汽雾流进行冲蚀工件表面而去除工件材料的加工方法。通过对此方法的技术分析和实验研究,认为这一新型的抛光方法在精密加工上是可行的,能够达到去除工件材料,提高表面质量的目的。     

变齿距铣刀高速微铣削的动态特性及稳定性研究

在高速微铣削加工过程中,提高生产效率和零件质量的需求日益强烈,这使得机床一直在系统的动态稳定性极限附近工作,而机床颤振的存在是限制微铣削加工生产率的主要障碍.基于颤振稳定性的准确预测,能采取一些措施来提高动态稳定性极限,例如通过改变铣刀结构.提出了数值分析与铣削实验相结合的方法,采用变齿距微铣刀来研究铣削加工的动态特性和稳定性.另外提出了采用时域仿真的输出力来表征加工稳定性的新方法,采用变齿距铣刀可以非常有效地提高某些速度范围的颤振稳定性.对于选定刀具的加工,这种方法可以用于加工优化,或在设计阶段预测刀具新型结构的性能.     

非对称结构单激励超声椭圆振动车削系统振子研究

采用在变幅杆上开槽的方式设计了一种非对称结构单激励超声椭圆振动车削系统振子,利用有限元分析软件ANSYS对该振子进行了结构动力学分析,并对其样机进行了阻抗测试和动态特性测试,验证了其单激励超声椭圆振动效果和车削系统设计方案的可行性.     

微细铣削机床系统构建及微小型零件加工实验研究

研制了一台由直线电机运动平台、高速空气静压轴承电主轴和DMC-1842运动控制卡组成的三轴联动微细铣削机床,构建了基于IPC机和Windows操作系统的并行双CPU数控系统。以C#为开发语言,采用模块化设计方法开发了微细铣削控制软件,并设计了合理的人机界面。在三轴联动微细铣床上进行了微小型零件的加工实验,验证微细铣床数控系统的性能。结果证明数控系统的软硬件设计方案可以满足微细铣床加工的要求,验证了微细铣削加工技术的可行性和实用性。     

微细铣削切削力正交实验研究

在自行研制的三轴联动微细铣床上,选取典型微三维零件特征进行铣槽和侧铣两种工况正交铣削实验,对微细切削力进行测量和分析。深入研究了主轴转速、轴向切深、每齿进给量等工艺参数对微细切削力的影响规律,以优化加工参数,提高微铣削的加工效率和加工精度。     

高速车削加工颤振稳定域建模与验证

再生颤振是制约高速车削加工效率、加工质量和刀具寿命的主要因素。以高速车削加工为研究对象,建立了考虑再生效应的高速车削动态切削力模型和颤振稳定域解析模型;通过模态实验获得机床系统的频率响应函数,在此基础上综合使用车削稳定性判据进行数值分析,获得了车削颤振稳定域解析解;进行了车削颤振稳定性时域仿真,获得了车削过程的切削力和刀具动态位移。仿真实验结果与解析解吻合良好,验证了建立的车削颤振系统动力学模型和颤振解析模型的正确性。     

考虑犁切力的微铣削颤振稳定域建模与分析

以微结构铣削加工为研究对象,建立了微观尺度下考虑犁切效应的铣削动态铣削力模型和颤振稳定域解析模型。在微铣削加工实验的基础上,对应于刀齿的每一个瞬时转角,对微铣削颤振稳定域进行了时域求解,进而研究了犁切-剪切机制对微铣削颤振稳定域的影响。实验结果表明犁切效应对微细铣削过程的加工不稳定现象没有显著的影响。     

单晶硅表面微纳结构构建及其疏水性能分析

利用去除晶胞的方式在单晶硅100晶面的表面构建不同结构的光栅微纳结构及方柱阵列微纳结构,同时采用MD数值模拟方法,结合疏水结构模型,建立适用于光栅及方柱阵列微纳结构的结构模型,将理论接触角与仿真测量接触角对比并分析,从微观尺度上验证试验结果,得出两种结构参数对表面疏水性能的影响。研究结果表明：在去除一层晶胞的前提下,方柱阵列微纳结构的接触角为131°,其疏水性能更强。而结构参数在Cassie Baxter模型条件前提下,疏水性能随着疏水结构间的间距宽度增加而增大,随疏水结构宽度增大而减小。     

微细铣削加工表面位置误差的分析与预测

微细铣削系统的动态不稳定性会导致零件表面几何精度的偏差,以微细铣削加工表面位置误差为分析对象,在不考虑可再生颤振效应的加工条件下,建立了微细铣削系统动态切削力模型,确定了表面位置误差的分析方法。采用数值分析并结合前期的铣削试验,得到了微细铣削加工的稳定域叶瓣图和表面位置误差的解析解。对比了顺铣、逆铣加工的表面位置误差,详细分析了主轴转速和轴向切削位置对表面位置误差的影响。最后,通过把稳定域叶瓣图和表面位置误差数据组合在同一个图里面进行综合分析,预测表面位置误差并优化选择加工条件。     

镍钛合金表面微纳结构构建及其疏水性能研究

基于相对自由能和润湿方程,从平行沟槽方向和垂直沟槽方向探究镍钛合金表面单向沟槽阵列结构的润湿机制,建立Wenzel态和Cassie-Baxter态下的液滴接触角模型,分析不同尺寸参数下的接触角理论值。通过微铣削加工技术对镍钛合金表面进行改性处理,加工出所需的微结构,并采用VHX 5000超景深三维显微镜和JC2000D1型接触角测量仪测量分析其表面形貌、尺寸参数以及实际接触角。结果表明：微铣削制备的镍钛合金表面阵列结构尺寸精度较好,结构边界完整,满足设计要求;平行方向的实际接触角随着柱宽的增大而减小,最大静态接触角为145.4°,与平行方向的Cassie-Baxter态接触角趋势相符;垂直方向的Cassie-Baxter态理论接触角在数值上等于镍钛合金表面的本征接触角;同时垂直方向的实际接触角与Wenzel态接触角趋势不符,误差在42.1°内。