超声振动辅助抛光材料去除机理研究

超声振动辅助抛光是一种特种精密加工方法,其材料去除过程包含机械、物理、化学等多种因素,研究材料去除机理具有重要意义。对超声流场及超声流场作用下单颗磨粒对工件表面冲击作用进行仿真,分析超声流场作用下抛光过程的材料去除机理。仿真分析表明,在超声作用下,流场产生极强的横向剪切流,横向剪切流携裹着磨粒对工件表面产生冲击作用,从而实现材料去除。材料去除量与磨粒冲击角有关,磨粒冲击角越大,材料去除量越大。随着抛光的进行,工件表面逐渐趋于平整,磨粒冲击角也随之减小,逐渐趋于0°,此时不再有材料去除,工件抛光完成。     

单颗磨粒超声辅助磨削SiC陶瓷材料去除机理

为研究不同磨削速度下超声振动作用对SiC陶瓷磨削过程中材料去除机理的影响,采用钎焊单颗金刚石磨粒工具,基于连续变磨削深度试验方法,在SiC陶瓷抛光表面开展了超声辅助磨削与普通磨削对比试验.结果表明,随着单颗磨粒磨削深度的逐渐增大,SiC陶瓷超声辅助磨削与普通磨削时的材料去除机理均经历了塑性去除→脆-塑转变→大尺寸脆性...     

超声振动辅助磨料流抛光技术研究综述

抛光加工是实现高性能零件最终表面质量要求的重要的方法.超声振动辅助磨料流抛光是磨料流抛光与超声振动相结合的复合抛光技术,在光学玻璃、蓝宝石、单晶硅、陶瓷等硬脆性材料抛光和金属材料零件复杂表面的抛光加工中具有独特的优势,可以有效地提高表面质量和抛光效率.对近年来的技术发展进行了总结,对抛光加工基本原理研究、材料去除微观机...     

超声振动抛光中材料去除原理与力学分析

根据超声振动抛光原理分析了弹塑性材料抛光过程中的材料去除方式;建立了弹塑性材料的材料去除模型,给出了磨粒速度、冲击载荷和工件表面受力变形的数学表达式;分析讨论了抛光过程和抛光参数的影响并用已有实验验证了该模型的合理性。     

硅片边缘超声振动抛光实验装置的研究

研制一种新型硅片边缘超声振动抛光装置,利用抛光振子超声振动所产生的能量对硅片边缘倒角斜面进行抛光加工,以达到提高硅片边缘表面质量的目的。抛光振子的工作面与硅片一侧的整个倒角斜面完全接触,并且能够实现不同工艺条件下的抛光实验。实验装置由抛光振子、振子的固定装夹装置、硅片的定位安装装置以及抛光压力和抛光液供给系统组成。抛光振子由超声电机的振子改造而成,根据硅片尺寸及硅片边缘倒角斜面的角度确定抛光振子工作面的角度,利用ANSYS软件对振子进行有限元分析,并对加工后振子进行了实际测试。该实验装置能够实现硅片与抛光振子之间无宏观相对转动的实验,又能对抛光时间、抛光转速、抛光压力,抛光液流量等工艺参数进行控制,进而研究不同参数对抛光实验的影响。     

超声振动钻削SiCp/Al的表面形成机理研究

采用超声振动辅助对SiCp/Al进行钻削加工,研究了超声振动条件下钻削加工的表面形成机理,讨论了超声振动辅助实现表面质量改善的工艺条件,并分析了表面缺陷的主要形式及其形成机理。结果表明:采用超声振动钻削加工能明显改善表面粗糙度和表面形貌,减少表面缺陷;在高钻削速度和大振幅超声振动的条件下,能在钻削过程中形成表面磨抛效应,进而显著改善孔表面质量;超声振动钻削中表面缺陷的主要形式有涂抹、耕犁、划痕、凹坑以及粘附。     

氧化锆陶瓷超声辅助磨削表面质量试验研究

为研究不同工具对超声辅助磨削后工件表面质量的影响,在超声振动方向垂直于磨削表面的条件下,采用电镀磨头与钎焊磨头,针对氧化锆陶瓷开展了超声辅助磨削试验,对2种磨头普通磨削及超声辅助磨削所获得的加工表面形貌及表面粗糙度进行了对比分析。结果表明,相同磨削用量条件下,电镀磨头磨削后的工件表面相对于钎焊磨头破碎现象有所加剧,表面质量较差;钎焊磨头磨削后工件表面塑性去除区域较电镀磨头增长明显;在超声辅助磨削条件下,钎焊磨头磨削后的工件表面粗糙度Ra的下降幅度最大为33.6%,优于电镀磨头磨削后的工件表面粗糙度Ra的最大下降幅度(25.7%)。     

超声振动辅助磨削加工技术及装备研究的现状与展望

超声振动辅助磨削加工技术通过在传统磨削加工基础上叠加高频微幅超声振动,可以减小磨削力,降低磨削温度,提高材料去除率,改善工件表面质量,在航空航天、高档机床、高速列车、能源动力等高端装备高效高品质制造方面具有显著优势和广阔应用前景。现阶段,国内外已经开展了众多超声振动辅助磨削加工技术及装备的研究工作,相关成果已在多种难加工材料关键部件加工中得到工程应用。在概述超声振动辅助磨削加工技术的基本原理、加工优势、主要分类和发展趋势的基础上,系统总结了国内外学者在超声振动辅助磨削装备及设计方法、材料去除机制和表面形成机制方面的研究成果,并对超声振动辅助磨削加工技术未来发展趋势和重要研究问题进行了展望。     

软固结磨粒群剪胀效应及材料去除特性分析

针对软固结磨粒群气压砂轮复杂曲面精密加工问题,提出了一种软固结磨粒群剪胀分析模型,并以微观视角为切入点研究气压砂轮软固结磨粒群的微观剪胀效应对被加工件材料去除特性的影响规律。基于磨粒群剪胀效应分析,建立了孔隙率与黏结磨粒系统阻尼系数的数学模型,结合孔隙比与平均应力的关系,推导了磨粒群作用接触面的应力方程,建立了发软固结磨粒群材料去除模型。通过PFC3D仿真和力传感器测力设备验证了剪胀效应对接触力的影响规律。光整加工试验结果表明,可根据剪胀效应的规律来提高黏结剂阻尼系数从而提高曲面模具材料的去除效果,相同加工时间内,阻尼系数提高约5.0×105,材料去除量累计提高近31.91%,曲面模具的粗糙度降低近32.34%,工件划痕明显减少。     

固结磨粒化学机械抛光硅片的不规则表面微小去除量测量

现代加工精度不断提高,常需对材料的微小去除量进行测量。本文针对固结磨粒超精密抛光硅片时,出现不规则加工表面形状的材料去除量测量问题,采用一种常见的表面粗糙度测量仪,在完成硅片表面粗糙度测量的同时,对其表面形貌进行测量。然后用AutoCAD对加工表面的形状图形进行处理,得到抛光截面面积大小,进而通过计算得出材料去除量。实验证明该方法快速准确,较好地解决了实验过程材料微小去除量测量的难点和准确性问题。     

超声研齿不灵敏性振动切削机理与实验

提出了超声研磨螺旋锥齿轮的理论与方法。分析了超声研齿不灵敏性振动切削机理。超声振动使研磨切削抗力减小,动态啮合精度提高,因此,使研磨效率与齿面质量得到相应提高。进行了普通与超声研齿对比试验表明,超声研齿材料去除率可达到普通研磨的三倍,齿面微切削与塑性流动纹理明显,点蚀深度、划痕长短均匀,齿面质量明显优于普通研磨齿面,即粗糙度低至0.2μm,轮廓支承长度率Rmr(c)=100%,水平截距c=1.2μm。     

开槽冰冻固结磨料抛光微晶玻璃的工艺研究

采用成形模具热压法给微米级α-Al2O3冰冻固结磨料抛光垫开槽。设计四因素三水平正交试验,对开槽冰冻固结磨料抛光垫抛光微晶玻璃的工艺进行了研究,与同样试验条件下未开槽冰冻固结磨料抛光垫的抛光效果进行了对比分析。结果表明：开槽情况下的去除率比未开槽情况下的去除率提高40%左右,微晶玻璃表面形貌略有改善但出现划痕现象,主轴转速对材料去除率影响更为显著。
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超声无磨料抛光机理研究

介绍了超声抛光的优缺点,重点从超声无磨料抛光脉冲特点和能量集中效应、工艺系统的刚化、工件表层金属的变形及超声振动改变抛光过程的摩擦性质四个方面探讨了超声无磨料抛光机理。并与常规挤压抛光进行了对比分析。     

固结磨料精磨手机面板玻璃的实验研究

固结磨料精磨工艺具有加工效率高和清洁方便等突出优点。采用正交实验法,研究了精磨压力、时间、转速和抛光液浓度等参数对固结磨料精磨手机面板玻璃的材料去除率MRR和表面粗糙度Sa的影响,并综合优化获得高材料去除率和优表面品质的工艺参数。结果表明精磨的最佳工艺参数组合为:精磨压力为0.1 MPa,转速为160 r/min,精磨时间5 min,抛光液浓度10%。     

超声振动砂带研磨曲轴主轴颈实验研究

超声振动砂带研磨技术是一个应用于改善表面光洁度、增加耐磨性和疲劳寿命的很好的加工过程.尽管这一加工过程的机理还没有被很好的理解,周期时间和砂带振荡频率被认为是最重要的过程变量.笔者主要是对超声振动砂带研磨曲轴主轴颈的机理进行分析,运用不同的抛光块,在不同的周期和不同的振动频率下对曲轴主轴颈表面质量和砂带寿命进行了分析....     

基于超声波激振强化的软性磨粒流光整加工模拟与试验研究

为了提高软性磨粒流加工过程中的湍流强度分布均匀性与材料去除率,提出一种基于超声波激振湍流强化的软性磨粒流光整加工方法。在磨粒流约束流道内引入超声激励,利用超声波的空化效应控制流道内的流体流态。建立考虑液固及声场耦合的磨粒流加工动力学模型,对其加工过程中的流场特性进行了模拟研究,并搭建超声强化磨粒流加工试验平台进行验证。数值仿真结果表明,非定常流场可获得更为均匀的速度矢量和湍动能分布,超声波激振引起空化效应能够有效地增强软性磨粒流的湍流强度和避免加工死角的出现,同时揭示湍流增强导致磨粒流动轨迹复杂多变是加载超声波激振抑制磨粒流的过加工和粗糙度值翘尾现象形成的原因。加工试验表明,该方法可减小加工时间约6 h,能够得到更为均匀的表面质量。     

超声磁力复合研磨钛合金锥孔的试验研究

为了提高钛合金锥孔的研磨质量和研磨效率,提出了采用超声波振动辅助磁力研磨的复合加工方案。加工时,磨粒在磁场束缚下切削锥孔表面,并对其进行不断撞击,且因为磁场力、超声振动力和离心力等综合影响的原因,磨粒的切削轨迹呈现明显的多向性。针对钛合金锥孔,与传统磁力研磨法进行试验对比,并分析研磨后试件的材料去除量、表面粗糙度和表面形貌等来验证超声磁力复合研磨的效果。结果表明：超声磁力复合研磨加工效率得到提高;锥孔的材料去除量增加至1.6倍;研磨后锥孔平均表面粗糙度由原始的R_a1.23 μm降至R_a0.25 μm,下降率是传统工艺的1.3倍;试件表面的微波峰、凹坑和加工纹理均被去除,锥孔表面质量得到显著提高,且试件形状精度得到改善。     

用于模具自由曲面的新型气囊抛光中磨粒场的分析

为提高模具自由曲面抛光的效率和品质,提出一种基于柔性抛光理念的新型气囊抛光技术。研究了气囊抛光接触区内磨粒的运动轨迹、压力分布和抛光力的分布情况,建立了气囊抛光接触区内磨粒的运动模型、压力模型,揭示了气囊抛光接触区内磨粒直径对抛光力和被加工工件内部剪切应力的影响规律,研究了抛光过程中工件内部的剪切应力分布,明确了材料疲劳去除机理。为气囊抛光的应用奠定了理论基础。