磁流体辅助抛光工件表面粗糙度研究

给出了磁流体辅助抛光的机理,以及依据Preston方程建立的磁流体辅助抛光的数学模型。并通过实验详细研究了磁流体辅助抛光后工件的抛光区形状,以及抛光区内表面粗糙度情况。最终加工出了表面粗糙度为0.76 nm(rms值)的光学元件,其高频表面粗糙度达到0.471 nm(rms值),满足了对一定短波段光学研究的要求。结果表明:磁流体辅助抛光可以用于对光学元件进行超光滑加工;在磁流体辅助抛光过程中,较大粒度的磁流体抛光液有利于工件表面粗糙度快速降低,较小粒度的磁流体抛光液可以获得更加光滑的光学表面。     

特种材料HR-1挤压珩磨工艺研究

挤压珩磨是一种利用半流体磨料流反复挤压被加工表面而遮列研抛、去毛刺目的的新技术.针对抗氢钢(HR-1)的抛光难题进行珩磨加工实验,并采用扫描电镜分析表面形貌的方法及挂水检测法对抛光后零件的洁净度进行对比分析,结果表明:采用挤压珩磨抛光回转类零件外形曲面,其表面粗糙度能稳定地由Ra1.6 μm达到Ra≤0.1 μm,且磨料组成对表面洁净度无影响.挤压珩磨抛光后零件的表面粗糙皮与工件原姑表面粗棱度有关,原始表面粗糙皮越高,挤压珩磨抛光后表面粗糙度越高.更换磨料可实现用粗、精抛的挤压珩磨抛光方法替代手工抛光.     

熔融沉积成形件的表面雾化抛光实验研究

针对熔融沉积成形(Fused deposition modeling,FDM)最常用的成形材料聚乳酸(Polylactic acid,PLA),选用氯仿溶液进行表面雾化抛光,以提高FDM成形件的表面质量。研究抛光温度、抛光时间和抛光液浓度对FDM成形件表面抛光效果的影响。实验结果表明抛光表面的粗糙度随着抛光温度升高和抛光时间增加而减小,但当抛光温度和抛光时间达到一定程度后,抛光表面粗糙度并没有明显的减小。随着抛光液浓度的增大,抛光表面的粗糙度减小。采用抛光温度为60℃、抛光时间为7 min和抛光液浓度为100%时的抛光效果较好,抛光后成形件的表面粗糙度大幅减小,表面形貌得到显著改善,且对成形件的尺寸和质量影响很小。     

砂布轮柔性抛光表面完整性关键表征参数研究

航空发动机叶片表面完整性严重影响叶片疲劳强度和服役寿命.为掌握砂布轮柔性抛光叶片表面完整性关键表征参数,基于"数控机床+柔性磨头+弹性磨具(砂布轮)"的抛光工艺装备开展了TC4叶片抛光试验和表面完整性检测,对比了抛光前后表面完整性各项表征参数变化,分析了变化机理,结果表明:砂布轮柔性抛光对叶片表面粗糙度、表面微观形貌、表面残余应力、表面显微硬度有明显改善,对深度方向残余应力、深度方向显微硬度、微观组织没有影响.研究结果为砂布轮抛光表面完整性控制提供了依据.     

砂布轮柔性抛光表面完整性关键表征参数研究

航空发动机叶片表面完整性严重影响叶片疲劳强度和服役寿命.为掌握砂布轮柔性抛光叶片表面完整性关键表征参数,基于"数控机床+柔性磨头+弹性磨具(砂布轮)"的抛光工艺装备开展了TC4叶片抛光试验和表面完整性检测,对比了抛光前后表面完整性各项表征参数变化,分析了变化机理,结果表明:砂布轮柔性抛光对叶片表面粗糙度、表面微观形貌、表面残余应力、表面显微硬度有明显改善,对深度方向残余应力、深度方向显微硬度、微观组织没有影响.研究结果为砂布轮抛光表面完整性控制提供了依据.     

显微组织对预硬型718塑料模具钢表面抛光性能的影响

对预硬型大截面718塑料模具钢不同位置试样进行热处理,再经机械抛光和手动抛光后测试其表面粗糙度,研究了显微组织对表面抛光性能的影响.结果表明:原始组织为不均匀粒状贝氏体试样在热处理后,组织和硬度分布均匀性最差,导致抛光后的表面粗糙度最大,抛光性能最差;原始组织为均匀粒状贝氏体试样在热处理后,组织均匀性最好,硬度较大且分布均匀,抛光后的表面粗糙度最小,且经工程抛光(应用在工程上的专业手动抛光)后表面未出现橘皮纹或麻点等缺陷,表面粗糙度极限可达0.019μm,表面质量满足高端塑料模具钢的使用要求;原始组织为回火马氏体试样热处理后的组织中均匀分布的碳化物使其表面抛光性能略优于原始组织为下贝氏体试样的.     

百叶轮抛光航空发动机叶片残余应力建模

为了建立抛光后表面残余应力的数学模型,通过实验测量了百叶轮抛光航空发动机叶片过程的抛光力和抛光温度,并根据抛光力的持续时间求得接触弧长.考虑机械效应、热效应和力热耦合效应,建立了该抛光过程中的表面残余应力模型.模型系数表明,抛光力会导致工件表面产生残余压应力,热效应和力热耦合效应均会导致残余拉应力.通过实验验证了模型的准确性,而且预测结果与实验结果的一致性较好.     

磁性复合流体抛光过程中水分对抛光性能的影响

磁性复合流体(Magnetic Compound Fluid,MCF)具有优异的抛光性能,然而MCF抛光液中的水分在抛光过程中流失,抛光性能随之降低,这将增加抛光成本并严重影响MCF抛光的工程应用。针对磁性复合流体抛光液在抛光过程中水分流失的问题,探究了抛光过程中MCF水分含量对MCF形貌特征、抛光区域温度、正压力与抛光质量的关系,构建MCF中水分对抛光质量的影响机理。首先,分析了抛光过程中不同水分占比抛光液对抛光性能的影响规律,采用工业相机观察MCF抛光液抛光前后的形貌特征。然后,通过总结抛光过程温升-磁流体状态-抛光作用力-抛光质量的内在联系,构建不同水分含量MCF的抛光机理。最后,通过向MCF抛光液中定量补充水分,有效地缓解了MCF抛光液抛光效果降低的问题。实验结果表明：(1)当MCF抛光液水分占比为45%时初始抛光效果较好,抛光10 min内工件的表面粗糙度由0.410μm下降到0.007μm;而使用已持续抛光50 min的MCF加工10 min后工件的表面粗糙度由0.576μm下降到0.173μm。MCF随着抛光时间的增加MCF抛光性能大幅下降;(2)随着抛光液中含水量的降低...     

应用纳米级金刚石抛光亚纳米级光滑表面

用爆炸法合成的纳米级金刚石是一种新型纳米材料,其物理机械特性与普通亚微米级金刚石微粉有很大差别。我们使用这种材料配制的抛光液对YVO4 晶体进行了超精密抛光的初步实验,获得了具有较低表面粗糙度(< 1 nm )的表面,发现了纳米金刚石作为抛光材料的独特之处。本文描述了实验结果,分析了抛光表面,并总结了纳米金刚石粉的抛光特性,提出了关于抛光中的材料去除过程的见解     

柔性抛光对叶片表面波纹度影响机制研究

为掌握砂布轮柔性抛光对航空发动机叶片表面波纹度影响机制,采用傅立叶变换(FFT)分析获取了柔性抛光磨具系统振动主要频谱,利用小波分析法获取了试件柔性抛光前后表面波纹频谱信息。分析结果表明：砂布轮柔性抛光过程会产生间歇式强迫振动,且强迫振动激振频率与砂布轮转速成线性关系;砂布轮柔性抛光没有彻底去除铣削残留的波纹信息,但波纹度值显著降低;强迫振动高频信息会复印在试件柔性抛光表面,形成新的致密的规律性纹理。通过分析柔性抛光表面三维形貌证实了小波分析结果的可靠性。     

Finishing of structured surfaces by abrasive polishing

A new polishing process for the finishing of structured optical elements was introduced by the authors. Abrasive polishing using pin type and wheel type polishing tools made of polyamide was applied to improve the surface roughness of structured molds exhibiting fly-cut and precision ground V-grooves. Surface roughness of abrasive polished sides of V-grooves was found to be about 5 nm Ra. Furthermore, material removal rates were determined according to Preston's equation resulting in increasing removal rates with increasing polishing pressure and relative velocity. Material removal in abrasive polishing of structured surfaces was observed to be caused mainly by two-body abrasion but also by three-body abrasion, depending on relative velocity and polishing pressure. Tribological investigations showed that in abrasive polishing of structures mainly micro-ploughing and less micro-cutting occurs.     

单晶硅同质互抛实验研究

以材料的去除率和表面粗糙度为评价指标设计对比实验,验证了硬脆材料互抛抛光的可行性,得到了抛光盘转速对硬脆材料互抛的影响趋势和大小。实验结果表明：当抛光压力为48 265 Pa（7 psi）、抛光盘转速为70 r/min时,自配抛光液互抛的材料去除率为672.1 nm/min,表面粗糙度为4.9 nm,与传统化学机械抛光方式的抛光效果相近,验证了硬脆材料同质互抛方式是完全可行的;互抛抛光液中可不添加磨料,这改进了传统抛光液的成分;采用抛光液互抛时,材料去除率随着抛光盘转速的增大呈现先增大后减小的趋势,硅片的表面粗糙度随着抛光盘转速的增大呈先减小后增大的趋势。     

机器人辅助模具自动抛光研究及发展趋势

因为模具抛光已成为模具智能制造的“瓶颈”,故模具自动抛光的研究已引起广泛的关注,并取得了很大的进展。概述了机器人辅助模具自动抛光研究的进展;介绍了关节式PUMA－562机器人为平台的辅助模具自动抛光实验系统,提出了进一步的研究方向。     

蛇纹石抛光工艺的研究

以试验为基础研究了蛇纹石的抛光工艺，并对各种抛光条件对表面光泽度的影响进行了探讨。结果表明，选用合适的抛光剂、抛光时间、预加工光泽度、冷却方式及抛光工具材料，光泽度可达９０以上。此抛光工艺简单、经济、高效     

气囊抛光技术及其研究现状

气囊抛光能够获得稳定的材料去除特性和高质量的抛光表面。回顾了气囊抛光的工作原理、特点和发展现状,对气囊抛光的关键技术进行了比较分析,包括抛光工具,进动抛光,脉动抛光,磁流体抛光,驻留时间,边缘控制和过程控制,抛光轨迹规划,磨粒场及气囊抛光应用等。研究结果表明,气囊抛光是一种值得关注的自由曲面高效精密抛光方法。     

化学机械抛光工艺中的抛光垫

抛光垫是晶片化学机械抛光中决定表面质量的重要辅料。研究了抛光垫对光电子晶体材料抛光质量的影响：硬的抛光垫可提高晶片的平面度;软的抛光垫可改善晶片的表面粗糙度;表面开槽和表面粗糙的抛光垫可提高抛光效率;对抛光垫进行适当的修整可使抛光垫表面粗糙。     

复杂曲面三坐标数字化磁粒光整加工控制系统

详细介绍了三坐标磁粒光整加工控制系统的软硬件结构、复杂曲面的数字化测量和自动编程方法。该加工控制系统集复杂曲面的数字化、自动编程和三坐标数控加工功能为一体,是结合国际上先进的磁粒光整加工、三坐标数字化测量和三坐标数控技术研制而成的。该系统的研制成功,为实现模具复杂形面的自动高精度光整加工提供了条件。     

数控非接触式超光滑光学元件加工机床的设计

基于数控技术,提出了一种非接触式光学元件表面超光滑液体抛光方法.通过磨头中心孔为抛光表面提供抛光液,抛光液在磨头自转的带动下与光学元件表面相互作用,实现光学元件表面材料的微量去除,利用计算机控制抛光磨头的运动轨迹完成对光学元件表面的抛光.根据上述原理,设计和研制了数控非接触表面超光滑光学元件加工机床样机,样机直线运动轴最低进给速度为0.000 1 m/s,定位精度为0.008 mm;摆动轴最低转速为0.002 8 r/min,定位精度为15″.抛光实验结果表明,经过20 min的超光滑加工,熔石英材质光学元件上两点的表面粗糙度Ra值分别由加工前的1.03 nm和0.92 nm提高到加工后的0.48 nm和0.44 nm,显著提高了加工精度.