面向熔射快速制模的机器人辅助曲面自动抛光系统的研究

为了解决熔射制造大中型汽车覆盖件摸具过程中人工研窘抛光时间长、劳动强度大等问题，本文建立了面向熔射快速制模的机器人曲面自动抛光系统。文中讨论了机器人抛光刀具轨迹的生成，软质抛光工具的选择，并在该系统平台上进行了工艺参数实验，得到了主轴转速和横向进给量对抛光表面质量的影响规律；在此基础上对等离子熔射制造的馍县表面进行了抛光试验，研究结果表明该系统适用于熔射制造的模具以及一般模具的抛光过程。     

磁力研磨加工K9光学玻璃的实验研究

目的提高K9光学玻璃研磨加工的材料去除率及表面质量。方法采用改进的磁力研磨工艺对玻璃表面进行加工,改变相对运动方式,磁力研磨过程中工作台及工具头同时转动。以材料去除率及表面质量为研究目标,研究磁力研磨主要工艺参数的影响。优选了工具头转速、研磨压力、工作台转速、磨粒大小等关键参数,进行了一系列实验。利用KEYENCE VK系列的形状测量激光显微镜观察不同加工条件下的微观形貌,并分析主要加工参数对表面质量的影响。利用JJ124BC双杰电子分析天平对加工前后进行称量,计算材料去除率。结果在本实验装置下,采用工具头转速为1500 r/min、工作台转速为200 r/min、加工间隙为2 mm、磨粒目数为150目的工艺参数时,加工试件的表面粗糙度值Ra达到120 nm。从3D微观形貌来看,该参数条件下可以获得更好的表面质量,表面一致性较好,最高点的值为2.8μm。结论经过改进的磁力研磨加工方法,研磨速度及研磨压力仍是关键的加工因素,K9光学玻璃的加工实验对硬脆材料的加工具有一定借鉴意义。     

滚珠丝杠副外滚道研磨工艺参数优化试验研究

为深入研究研磨工艺参数对丝杠滚道表面的影响,应用自主研制的滚珠丝杠研磨工装及研磨试验台,采用正交试验法设计试验,运用极差法分析了研磨工艺参数研磨摩擦力矩、研磨颗粒大小、研磨转速和研磨周期对滚珠丝杠行程误差、表面粗糙度和残余应力的影响规律。并基于正交试验法的分析结果对研磨工艺参数进行了优化,通过实验验证明,优化的研磨工艺参数可以有效的改善滚珠丝杠的滚道表面质量和综合性能,为滚珠丝杠研磨工艺的参数选择提供了借鉴意义。     

曲面磁性研磨加工的表面粗糙度特性研究

针对大型模具曲面精整加工问题,探讨采用磁性研磨加工模具曲面的工艺.根据磁性研磨加工原理,基于数控铣床研制了磁性研磨实验装置,对曲面的磁性研磨加工进行了实验研究.采用工具旋转的磁性研磨加工方式,磁性磨料受到磁场约束力和离心力的作用,成为影响加工过程正反两方面的因素.经过对磁性研磨加工过程中加工区域的磁感应强度、加工间隙、磁极工具转速及加工次数等参数对曲面工件表面粗糙度影响规律的研究,得到了曲面磁性研磨加工过程优化参数.     

安全阀关闭件研磨修复粗糙度预测与实验研究

目的优化安全阀关闭件研磨工艺参数,提高安全阀密封面研磨质量。方法采用Al2O3砂纸为磨具,通过正交试验研究了磨粒细度、研磨时间、研磨转速、研磨压力对阀座和阀瓣表面粗糙度的影响规律。采用粗糙度测量仪对阀座和阀瓣的表面粗糙度进行检测,初步获得了较好的研磨工艺参数。采用MATLAB中BP神经网络解决非线性映射逼近问题,建立表面粗糙度预测模型,分析安全阀研磨工艺实验得来的16组真实样本数据,并对不同工艺参数下的粗糙度进行预测。结果通过正交试验可以初步获得较好的研磨工艺参数,分别是:磨粒细度1500目、研磨压力100 N、研磨转速100 r/min、研磨时间10 min。进一步设计更全面的正交试验,验证粗糙度模型的预测结果,得到最好的研磨方案是:砂纸细度1500目、研磨压力120 N、研磨转速80 r/min、研磨时间12 min。结论粗糙度预测模型能够很好地预测表面粗糙度,并得到最佳工艺参数,表面粗糙度可以降低到0.074μm,有效地提高了研磨质量。     

基于廓形识别的弯管内表面精密磨削试验研究

目的 解决弯管内表面磁粒研磨工艺中手动采点所产生的随机误差大、研磨间隙无法保证以及位姿不准确等问题.方法 结合工业机器人与工业相机,设计并实现了弯管廓形中线的快速获取及研磨位姿计算的工艺方法.首先,分析了弯管内表面磁粒研磨工艺的基本原理,根据研磨过程中单颗磨粒的受力状态以及对研磨区域的磁场模拟,得出影响研磨压力的主要工艺参数;其次,利用工业相机获取弯管图像,通过图像处理算法,得到弯管的廓形中线;最后,将中线上的坐标点进行坐标转换、拟合、离散,并结合磁粒研磨工艺特点,计算出研磨过程中机器人的运动位姿,同时与手动采点法的试验结果进行对比分析,以检验该方法的可行性.结果 廓形识别法提取出的研磨轨迹较为平滑,用时少,能够保持稳定的研磨间隙且更贴近实际弯管中线.在相同试验条件下,对具有180°转角的铜弯管进行研磨,经廓形识别方法研磨60 min后,表面粗糙度Ra由原始的0.854μm降至0.236μm,达到最佳.表面划痕细致且均匀,无过磨、深度划痕等缺陷,平均研磨速率比手动采点法提高了约35.8％,粗糙度的下降率提高了约3.8％.结论 在弯管内表面磁粒研磨过程中,廓形识别法能快速准确地获取弯管廓形中线并计算机器人研磨位姿,在保持正确研磨位姿的同时,能够维持稳定的研磨间隙,可有效提高弯管内表面磁粒研磨效率及表面质量.     

永磁场磁力研磨TC11钛合金的实验研究

目的解决钛合金机械加工后表面质量差的难题。方法采用磁力研磨工艺对TC11钛合金进行了表面光整加工。以表面粗糙度为主要评价指标,研究了磁力研磨工艺参数对钛合金表面质量的影响,并对工艺参数进行了优化。采用优化后的工艺参数对钛合金进行了表面光整加工,研究了磁力研磨工艺对钛合金金相组织的影响。结果当加工间隙为3 mm时,研磨压力适宜,加工后工件表面粗糙度值最小。采用粒径为100目的磨粒使工件表面研磨加工后纹理更细,表面粗糙度值最低。提高主轴转速,工件表面材料去除率增加,当主轴转速为1500 r/min时,加工后工件表面粗糙度值最小。对比工件加工前后的金相组织,加工后试样表面组织晶粒变细,晶界增多,工件表面应力状态由张应力转变为压应力。结论实验确定了较优的工艺参数组合,即:加工间隙为3 mm,磨粒粒径为100目,主轴转速为1500 r/min。采用永磁场磁力研磨工艺,能够大幅降低TC11钛合金表面粗糙度,并使钛合金表面组织得到改善。     

模具自由曲面自动研磨加工实验研究

设计了一种用于模具自由曲面自动研磨加工的实验装置，由控制系统和执行机构组成，该装置安装在加工中心主轴上，研磨路径由加工中心控制。在优化工艺参数基础上，通过自动研磨实验研究，得到了研磨过程中实验规律，为模具曲面自动精加工向实用化发展奠定了基础。     

离心研磨加工钛合金表面粗糙度的试验研究

目的 探究离心研磨自动化加工工艺对钛合金表面粗糙度的影响.方法 选取了影响离心研磨加工效果的主要工艺参数(磨料材质、磨料粒径、滚筒转速),并使用单因素试验法对TC21钛合金进行了离心研磨加工试验.以表面粗糙度为评价指标对工艺参数进行了分析和优化.采用优化后的工艺参数对TC21钛合金进行了表面离心研磨加工,在此基础上研究了表面二次细化加工对TC21钛合金表面粗糙度的影响,并对比了加工前后工件的表面粗糙度值和表面形貌.结果 确定了较优的离心研磨TC21钛合金的工艺参数,即:磨料材质选用氧化铝,磨料粒径为5 mm,滚筒转速为240 r/min.采用优化后的工艺参数进行了离心研磨加工试验,TC21钛合金表面粗糙度值由1.412μm低至0.513 μm;表面二次细化加工后,工件表面粗糙度值由0.513 μm降至0.267 μm,加工纹理和缺陷消失.结论 采用优化后的工艺参数对TC21钛合金取得了较好的离心研磨加工效果,结合表面二次细化加工,使TC21钛合金表面粗糙度值降低两级,并修复了表面缺陷,验证了使用离心研磨工艺加工TC21钛合金的可行性.     

易解理氧化镓晶片的半固结研磨工艺

目的 为了探究在半固结研磨工艺下的工艺参数对单晶氧化镓(100)晶面材料去除率和表面形貌的影响。方法 通过单因素试验研究研磨垫上磨料的粒度、研磨压力和研磨盘转速等工艺参数对氧化镓晶片材料去除率和表面粗糙度的影响规律,并采用正交试验对工艺参数进行优化。结果 实验结果表明,随着研磨垫上磨料粒度的增大,材料的去除率也逐渐增大,表面粗糙度也逐渐增大;随着研磨压力的增大,材料去除率逐渐增大,表面粗糙度增大的趋势逐渐减缓;随着研磨盘转速的增大,材料去除率逐渐增大,表面粗糙度变化不大。最后通过正交试验优化了工艺参数,得到优化后的最佳工艺组合,研磨垫上磨料的粒度为3μm,研磨压力为2940 Pa,研磨盘转速为60 r/min,研磨后氧化镓表面粗糙度为26 nm,材料去除率为3.786 nm/min。结论 半固结研磨工艺可以抑制解理现象,并且通过选择合适的半固结研磨工艺参数能够稳定有效地降低表面粗糙度,获得较好的氧化镓表面,并为后续的精密抛光工艺提供了技术依据。     

机器人在三缸曲轴打磨工艺中的应用研究

为了对三缸曲轴进行自动、快速、精确的打磨,设计了一套采用多台机器人协作的打磨单元。对三缸曲轴铸件及其披缝的外形特征进行分析,在此基础上,设计了磨具形式、机器人应用方式和曲轴装夹方式,并进行了详细介绍。在打磨过程控制方面,提出了利用磨削电主轴的电流实时控制机器人的打磨进给速度的方法,提高了系统的安全性。此系统已投入使用,实现了对三缸曲轴安全、可靠、精确、高效的自动打磨     

长管内壁表面浮动磨头光整加工的磨削力分析与实验

介绍一种用于长管内壁表面光整加工的装置,并对其进行了受力分析,推导出磨棒对管内壁的磨削力的计算公式;利用MATLAB进行数学建模,分析相关参数对磨削力的影响规律,并在电机转速为940r/min时,对内径54mm、长1.5m的不锈钢管内壁进行磨削加工,验证了光整加工的效果,为下一步更深入的研究提供了理论及实验基础。     

Chip Formation Mechanisms in Grinding at Low Speeds

Grinding processes characterised by cutting speeds as low as 0.3…5 m/s are becoming more and more Important amongst abrasive technologies for finishing of hardened gears. A number of research work carried out in this area in the past few years has significantly improved the understanding of common technological Interdependencies. However, there is still a lack of knowledge about the main chip formation mechanisms at such low speeds. In order to investigate these mechanisms, single grit scratching tests and grinding experiments have been performed. The cutting speed and the chip thickness were identified as main quantities determining the chip formation process. These results can be used for design of grinding processes and development of suitable abrasive tools.     

PVA/PF复合凝胶磨具精密磨削碳化硅陶瓷工艺实验研究

目的 针对传统粉末热压成形细粒度金刚石磨具存在颗粒团聚、磨削碳化硅陶瓷容易在表面产生较深划痕的问题,提出一种基于冷冻-解冻凝胶成形的细粒度金刚石磨具,用于精密磨削碳化硅陶瓷,并研究其加工工艺.方法 制备聚乙烯醇-酚醛树脂复合凝胶胶水,将金刚石和填料在凝胶胶水中剪切分散,得到的浆料浇筑在模具中,在–20℃低温条件下反复冷...     

基于改进神经网络算法的螺杆砂带磨削表面粗糙度预测研究

目的 探究工艺参数对螺杆转子砂带磨削表面质量的影响规律.方法 采用工件轴向进给速度为100～300 mm/min、砂带线速度为4.4～13.1 m/s、砂带张紧压力为0.2～0.3 MPa、磨削压力为0.4～0.5 MPa、砂带粒度为120～800目的工艺参数进行螺杆转子砂带磨削正交实验,基于改进的神经网络算法,建立螺...     

小直径磨棒磨削加工TiC颗粒增强钢基复合材料GT35

为探究TiC颗粒增强钢基复合材料GT35合理的加工参数和冷却润滑条件,研究其对切削力、表面质量及刀具磨损的影响规律,采用小直径磨棒以侧面磨削方式开展试验。结果表明:干磨削会引起磨棒烧伤,极压磨削油的润滑效果优于水基合成磨削液的;磨棒在极压磨削油润滑下,磨削工件12 min后进入稳定磨损状态,其主要磨损形式为磨粒破碎、磨粒磨耗和磨粒脱落;主轴转速对切削力的影响大于进给速度的,且转速越高,切削力越小;工件表面粗糙度主要与磨棒磨粒出露高度的平整度有关,受加工参数的影响较小。用小直径磨棒磨削加工GT35材料时,应选择极压磨削油润滑,高主轴转速、中速进给的加工方式,以获得良好的刀具寿命、工件加工表面质量及适当的加工效率。      

缓进深切磨削颗粒增强钛基复合材料磨削力的研究

磨削力是磨削过程中的重要参数,同加工效果之间关系密切。使用不同磨料的陶瓷结合剂砂轮进行缓进深切颗粒增强钛基复合材料的磨削试验,研究磨削力与磨削参数和磨料种类的关系。结果表明:普通刚玉砂轮的磨削力是微晶刚玉砂轮磨削力的3~4倍,被加工材料表面更容易产生缺陷。因此,在缓进深切磨削工艺条件下,微晶刚玉砂轮更适合钛基复合材料的磨削。      

超精密非球面磨削实验系统建模及实验

超精密磨削加工已广泛应用于轴对称非球面光学元件及硬脆材料的加工中,加工过程中砂轮的不平衡量和机床主轴引起的砂轮微小振动和摆动将直接影响工件表面质量：本文分析了加工过程中产生的微振动现象,建立磨削中振动引起工件表面轮廓误差的数学模型;没计一套微振动实验系统,建立系统动力学模型并进行实验研究。实验结果表明：优化选择砂轮转速、工件转速和加工进给速度,可有效减小砂轮振动,提高工件表面精度。     

面向轧辊磨削的数控系统研究

针对当前第三方数控系统不直接适配轧辊磨削的问题,结合轧辊磨削的具体加工特点,设计一种能够满足轧辊磨削要求的数控系统。研究轧辊磨削所需的总体功能和轧辊磨床的结构特点,提出一种用于轧辊磨削的数控系统硬件组成方案和功能任务分层架构。在研究轧辊磨削所需各项功能特点的基础上,提出各磨削功能的具体实现方法。基于所研发的数控系统开展了轧辊磨削控制实验,测试了各项磨削功能,结果表明：该数控系统能够较好地满足轧辊磨削的各项要求。