弯管磁粒研磨的差异化加工工艺试验研究

根据弯管冲蚀破坏处的特点,提出一种新的差异化加工工艺。利用机械手的灵活性,在弯管加工过程中改变弯管内外侧的加工间隙,实现弯管内壁的差异化研磨,提高其表面质量。结果表明:在加工时间为75 min,弯管内外侧加工间隙均为2.0 mm时,弯管外弧的内表面粗糙度从0.70 μm下降到0.34 μm,弯管内弧的内表面粗糙度从0.82 μm下降到0.32 μm;在差异化研磨时,弯管外侧加工间隙为1.5 mm,内侧加工间隙保持为2.0 mm不变,弯管外弧的内表面粗糙度从0.70 μm下降到0.26 μm,弯管内弧的内表面粗糙度从0.82 μm下降到0.29 μm。差异化研磨可有效提高弯管的内表面质量。      

基于正交试验的6061铝合金铣削工艺研究

建立铣削参数中主轴转速、进给速度、切削深度对6061铝合金铣削粗糙度影响的单因素试验方案,通过绘制铣削单因素对表面粗糙度的影响趋势曲线,分析各因素对粗糙度的影响规律及成因;再通过正交试验的极差、方差分析3个因素对6061铝合金表面粗糙度影响的强弱关系,最终确定粗糙度最优的因素组合。     

超声磁力研磨加工参数对蓝宝石表面粗糙度的影响

目的提高蓝宝石研磨后的表面质量。方法采用超声研磨与磁力研磨相结合的工艺方法,对蓝宝石进行研磨加工。超声研磨采用恒流超声电源及等效阻抗控制进给方式,通过改变不同阻抗阈值获得不同的加工表面。磁力研磨采用永磁体及磁场旋转的运动方式,通过调节转速、更换磨粒大小获得不同的加工表面。以旋转磁场速度、磁性磨粒大小、阻抗阈值作为主要工艺参数,以表面粗糙度值R_p、R_v、R_z、R_a为评价指标,设计相应的工艺试验。结果采用超声磁力研磨加工方法,当旋转磁场转速为1200 r/min、磁性磨粒目数为120目、阻抗阈值为330?时,得到了蓝宝石加工表面粗糙度值分别为:R_p=1.992μm,R_v=1.313μm,R_z=3.305μm,R_a=0.055μm。结论采用超声磁力研磨工艺加工蓝宝石时,在旋转磁场转速及阻抗阈值一定的情况下,磁性磨粒大小对表面粗糙度值的影响较显著;在磁性磨粒大小一致的情况下,旋转磁场转速及阻抗阈值主要对表面粗糙度值Rp及Rv的影响较大。     

表面润滑对6061铝合金板材成形性能的影响

针对铝合金板材冲压成形性能较差的问题,选用6061车用铝合金作为研究对象,以冲杯试验为基础,对铝合金板材与凹凸模接触面采用不同基础油进行润滑,结合计算机仿真技术,对6061铝合金在冲压过程中铝合金表面润滑状况进行了研究。结果表明,6061铝合金与模具间的润滑对其成形性能有重要影响。6061铝合金与凹模间的润滑对成形件减薄率影响较大,减小其摩擦系数能够改善其减薄率,防止拉裂的产生;6061铝合金与凸模间的润滑对成形件边缘增厚率有较大影响,适当提高其摩擦系数不仅能防止成形件边缘过度增厚引起的起皱,而且能够更好地控制板料的流动,成形件厚度更为均匀,明显提高其成形质量。     

二维超声振动车削6061铝合金圆筒表面粗糙度研究

目的 研究分析二维超声振动车削加工中切削参数和声学参数对6061铝合金圆筒表面粗糙度的影响。方法 结合二维超声振动特性,建立二维超声振动车削表面粗糙度理论模型,采用四因素四水平正交试验,获得二维超声振动车削6061铝合金圆筒过程中切削参数和声学参数对工件表面粗糙度的影响规律,选取其中4组进行二维超声振动车削与普通车削对比实验,并通过白光干涉仪和超景深显微镜对加工后的工件表面进行观测。结果 正交试验结果表明,切深对加工表面粗糙度的影响不明显,超声振幅、转速、进给量对加工表面粗糙度的影响程度分别为84.35%、11.36%、4.29%。超声和无超声对比实验表明,二维超声振动车削相较于普通车削能显著降低车削表面的粗糙度,最大下降率为47.65%,最小下降率为11.27%;相比于普通车削加工,二维超声振动车削表面具有均匀分布的鱼鳞状微织构。结论 加工参数对表面粗糙度影响的显著从高到低为超声振幅>转速>进给量>切深,最优加工参数为f_r=0.15 mm/r、n=400 r/min、A=2μm、a_p=0.2 mm。采用二维超声振动车削的加...     

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.     

球形开槽磁极辅助研磨H63黄铜弯管内表面

目的改善H63黄铜弯管内表面质量,缩短加工周期,提高使用寿命。方法通过六自由度机械手臂,拖动磁场发生装置,带动弯管内辅助磁极进行研磨试验。分别采用球形磁极与球形开槽磁极作为辅助磁极研磨,并利用Ansoft软件,分析加入两种辅助磁极后,磨削区磁力线和磁感应强度的变化情况。探究两种光整加工形式的原理及研磨轨迹。使用触针式表面粗糙度测量仪和超景深3D电子显微镜,对两种辅助磁极研磨试验前后的样品进行对比和分析。结果添加球形辅助磁极研磨60 min,H63黄铜弯管内表面粗糙度Ra由原始的0.833μm减小到0.238μm,继续研磨15 min后,Ra降低到0.194μm。添加球形开槽辅助磁极研磨60 min,H63黄铜弯管内表面粗糙度Ra由原始的0.834μm减小到0.172μm,继续研磨15 min后,Ra变为0.176μm。球形开槽辅助磁极研磨加工弯管内表面,效率提高20%。结论球形开槽辅助磁极磨削弯管内表面的轨迹为致密均匀的双螺旋线,能够避免球形辅助磁极研磨时产生的尖点效应。同时,该加工形式促进磁性研磨粒子滑擦弯管内壁时的动态翻滚更新,进而减缓切削刃钝化,缩短研磨时间,解决弯管内壁的原始缺陷问题。     

6061-T6铝合金纵-扭复合振动超声深滚加工试验研究

基于纵-扭复合振动超声加工和超声深滚加工提出了纵-扭复合振动超声深滚加工工艺。采用普通深滚与纵-扭复合振动超声深滚2种加工方法对供应态6061-T6铝合金轴件进行表面强化处理,研究深滚工艺参数对加工表面质量的影响。结果表明:引入纵-扭复合振动后,超声深滚工艺参数对表面质量的影响规律与普通深滚不同,且在相同的工艺参数下,超声深滚所获得的表面粗糙度Ra值要小于普通深滚,最高降低约50%,而表面显微硬度和硬化率则有大幅提高,硬化率最高约为普通深滚的3倍,经纵-扭复合振动超声深滚处理后的表面更光滑,从而证明了纵-扭复合振动超声深滚加工工艺能更有效地实现6061-T6铝合金的强化处理。     

旋转磁场磁性磨粒光整加工内孔磁路的数值模拟及实验研究

提出了旋转磁场磁性磨粒光整加工新工艺,进行了旋转磁场磁性磨粒光整加工内孔时磁路的结构设计,建立了数学模型,进行了磁路的数值模拟,确定了磁极合理的布置形式,以球形磁性磨粒为加工介质进行了实验研究,得到了磁极布置形式和回转速度对加工效果的影响曲线.研究表明磁场发生装置能够产生足够大的磁场强度实现内孔表面的光整加工,且磁极成90°布置时,光整加工效果最好.磁极的回转速度也影响加工效果,速度越高,加工效果越好.     

面向内孔的表面光整加工技术研究综述

孔加工在机械加工中占有非常重要的地位,通过分析现有的各种主要内孔表面光整加工工艺,提出内孔表面光整加工的发展趋势,为新工艺的开发和不同内孔表面光整加工工艺的选择提供参考。     

基于旋转进给电磁场的不规则弯管内表面磁研磨研究

目的将磁力研磨与单片机控制电磁场结合,提高不规则弯管内表面的质量与使用性能。方法根据静态磁场工艺理论及磁粒运动轨迹模型,通过电流控制电磁场,设计最佳磁路轨迹,进而形成旋转进给磁场,以提高电磁研磨效率。螺旋式分布电磁铁形成磁粒的螺旋加工轨迹,避免磁轭支撑旋转进给加工空间弯管的干涉问题,并且可多段同时加工以提高加工效率。通过静态磁场理论对磁路轨迹分析,研究弯管磨削径向辅助磁极的螺旋磨削进给轨迹。结果针对SUS304水龙头内腔表面抛光实验,当磨粒的平均粒径为250μm时,研磨液的用量为8 m L,转速在800 r/min内,经过50 min的研磨,工件内表面的粗糙度值由Ra 1.1μm降至Ra 0.38μm。结论基于旋转进给电磁场下辅助磁极的磁力研磨,对改善弯管内表面质量,提高使用寿命有明显作用。     

多磁极旋转磁场的钛合金表面磁性剪切增稠光整加工特性

目的 探究多磁极旋转磁场下钛合金(Ti-6Al-4V)表面磁性剪切增稠光整加工特性.方法 设计不同磁极排布的多磁极旋转磁场,通过仿真分析和实验测量,分析N-S-N、N-S-N-S和N-S等3种磁极排布下的磁场特性.基于研制的磁性剪切增稠光整介质,构建光整加工实验装置,探究磁极排布、主轴转速、旋转平台转速和加工间隙对工件表面粗糙度的影响规律,并通过扫描电子显微镜对加工前后的工件表面微观形貌进行对比分析.结果 在N-S-N磁极排布下,加工区域的磁场强度较大,磁力线闭合回路较多,能够形成刚性较大和数量多的磁力刷.在N-S-N磁极排布、主轴转速600 r/min、旋转平台速度160 r/min、加工间隙0.7 mm的实验条件下,光整加工效果最优,工件表面粗糙度下降趋势明显,表面粗糙度由初始的1.2μm下降至67 nm,表面光洁度提高94％.通过扫描电子显微镜观测,工件表面的划痕显著去除,仅残留磨粒切削造成的微细划痕.结论 调控多磁极旋转磁场的磁极排布可以有效控制光整加工效率,配合磁性剪切增稠光整介质和加工工艺参数优化,钛合金表面能够实现纳米级光整,表面质量显著改善.     

磁研磨法抛光40Cr钢管件内表面的影响因素

针对磁研磨法抛光铁磁性管件内表面时的磁屏蔽问题,研制出一套磁力光整加工装置。对4种形状的磁极模型进行有限元分析,研究磁极形状、磁极转速及运动状态对抛光效果的影响,并以40Cr钢为材料进行试验验证,利用扫描电子显微镜观察加工前后工件的微观表面形貌。结果表明:磁极为环形磁极且与工件反向旋转、磁极转速为2 000r/min时加工效果好、加工效率较高;表面粗糙度值可降到Ra 0.25μm以下;工件内表面的微裂纹、凹坑等表面缺陷基本被去除,表面质量得到明显改善。由此表明,利用磁极内置的方法可以很好的解决磁屏蔽问题,并获得良好的表面加工质量。     

基于表面粗糙度和反射率多目标优化的6061铝合金超精密车削工艺研究

目的 探究工艺参数对6061铝合金滚压件超精密车削性能的影响,对工件超精密车削加工表面粗糙度和表面光学反射率进行协同优化研究。方法 首先,对6061铝合金材料表面进行单向超声振动滚压以提高工件表面质量。其次,设计了四因素四水平的超精密车削正交试验,研究了切削工艺参数(主轴转速、进给速度、背吃刀量、刀尖半径)对6061铝合金滚压件表面粗糙度及表面光学反射率的影响规律。最后,采用灰色关联分析方法,将多个工艺目标参数优化问题转化为单目标的灰色关联度优化问题,通过超精密车削试验对优化结果进行验证。结果 主轴转速对表面粗糙度Ra和Sa的影响最显著,其次是刀尖半径和背吃刀量,进给速度的影响最小;工艺参数对可见光波段和中红外光波段反射率的影响程度与表面粗糙度一致,各参数按对近红外光波段反射率影响程度由大到小的顺序依次为背吃刀量、刀尖半径、进给速度、主轴转速;通过灰色关联分析获得优化工艺参数组合为主轴转速3 000 r/min、进给速度10 mm/min、背吃刀量5 μm、刀尖半径0.5 mm,此时对应的表面粗糙度Ra和Sa分别为2.162 nm和7.855 nm,可见光、近红外光、中红外光波段反射率分别为88.892%、88.893%、97.788%。结论 通过优化结果能够有效降低表面粗糙度、提升表面光学反射率,对制造高水平金属反射镜具有十分重要的现实意义和研究价值。     

旋转超声辅助磁力研磨镍基合金参数优化设计及分析

目的 针对镍基高温合金进行旋转超声磁力研磨加工试验,通过响应面法分析主轴转速、超声频率、超声振幅、粒径交互作用对工件表面的影响。方法 在磁力研磨基础上添加旋转超声高频轴向机械振动,通过磁性研磨粒子对工件表面的垂直冲击,增加研磨压力以及磁性研磨粒子的翻滚动作,完成旋转超声辅助磁力研磨,测定表面粗糙度、表面残余应力等性能参数。采用响应面法分析主轴转速、磁性研磨粒子粒径和超声频率的交互作用对试验的影响规律,拟合出最佳工艺参数条件。结果 在试验条件下得出,主轴转速1000 r/min、磁性研磨粒子粒径250 μm、超声频率19 kHz、超声振幅19 μm的加工工艺组合效果最佳,并与响应面法优化参数后的结果相一致。根据优化参数进行试验,经过40 min研磨加工后,Ra从加工前的3.2 μm降至0.072 μm,工件表面各位置粗糙度均匀,表面质量较好。工件内部残余拉应力从+51 MPa转变为残余压应力-121 MPa。结论 旋转超声辅助磁力研磨加工后,工件表面均匀性提高,原始工件表面的凹坑、凸起、表面微裂纹等缺陷被完全去除,表面形貌和表面质量较好。该工艺加工效率较高,工件内部可得到良好的应力状态。     

瓦形磁极对磁粒研磨加工管件内表面的影响

目的 提高磁粒研磨加工厚壁管内表面的表面质量与表面粗糙度改善率.方法 采用聚磁盘与瓦形磁极相配合的方式,通过仿真软件对不同数量的瓦形磁极与聚磁盘的多种组合进行模拟仿真,并分析其磁感应强度变化与磁力线分布.利用磁粒研磨法对管件内表面进行研磨试验验证,研磨后对工件表面粗糙度进行测量,并观察工件表面微观形貌.分析瓦型磁极数量...     

超声复合磁力研磨加工镍基合金GH4169异形管

为解决镍基合金GH4169异型管内壁难研磨及研磨不均匀问题,采用超声复合磁力研磨光整加工方法进行试验。分析在超声复合磁力研磨条件下,主轴转速、加工间隙、超声频率和超声振幅对异形管内壁表面质量的影响。结果表明：在超声轴向频率为19 kHz、振幅19 μm,主轴转速1000 r/min,磁性磨粒平均粒径250 μm,加工间隙2 mm加工条件下,加工30 min后,管件内壁表面粗糙度Ra由原始的2.4 μm降至0.31 μm。通过在管件内部添加圆柱形辅助磁极,使得内外两磁极形成闭合磁场回路,增加磁场力的作用。辅助磁极连接高频轴向超声振动,使得吸附在磁极上的磁性磨粒在旋转运动和轴向高频振动复合作用下划擦、研磨管件内表面。由于研磨轨迹发生交叉复杂化,使得异型管内壁研磨后的表面质量和表面粗糙度得到明显提高;管件内壁表面残余应力由拉应力+52 MPa转变为压应力-48 MPa,表面应力状态得到较好的改善。     

激光冲击光整对2024铝合金铣削平面表面质量的影响

目的 减小铝合金铣削平面的表面粗糙度,满足工程应用中对构件高质量表面的需求。方法 通过铣削加工获得3种具有不同初始表面粗糙度的平面试样,试样的Ra分别为1.439、0.614、0.220 μm。采用短脉冲、高功率密度激光对表面进行光整处理,利用激光共聚焦显微镜观察光整后试样的表面形貌,采用粗糙度仪检测试样的表面轮廓和表面粗糙度,分析光斑搭接率和激光能量对铝合金铣削平面表面质量的作用规律。结果 在脉冲宽度为12 ns、波长为1 064 nm、工作频率为1 Hz、光斑直径为2 mm的平顶光束作用下,试样的表面形貌发生重塑。当光斑搭接率为30%、50%、70%时,对于Ra=1.439 μm的试样,在冲击后其表面轮廓变化幅值分别为6.88、6.71、6.20 μm,表面粗糙度变化率分别为−70.8%、−72.9%、−73.2%;对于Ra= 0.614 μm的试样,在冲击后其表面粗糙度变化率分别为−58.0%、−58.8%、−66.1%。当激光能量为1.5、2.5、3.5、4.5 J时,对于Ra=1.439 μm的试样,在冲击后其表面轮廓变化幅值分别为6.92、6.71、5.22、6.18 μm,表面粗糙度变化率分别为−68.1%、−72.9%、−74.6%、−73.8%;对于Ra=0.614 μm的试样,在冲击后其表面粗糙度变化率分别为−49.2%、−58.8%、−54.4%、−58.1%。结论 合理增大光斑搭接率和增强激光能量,能够有效去除铣削刀痕,改善试样表面形貌的均匀性。光斑搭接率和激光能量对表面粗糙度的影响与试样的初始表面粗糙度有关。对于Ra=1.439 μm和Ra=0.614 μm的试样,增大光斑搭接率和增强激光能量均能显著降低其表面粗糙度;对于Ra=0.220 μm的试样,在文中的激光冲击参数范围内均不能有效提高其表面质量。