细长轴超声波辅助振动车削试验研究

在细长轴车削加工过程中,切削力是影响加工质量的重要因素之一。由于超声波辅助振动车削加工可大幅度降低切削力,因此,本文通过超声辅助车削加工细长轴的试验研究了超声辅助车削对于改善加工质量的作用。研究结果表明,超声辅助振动车削不仅可以改善细长轴表面粗糙度,还能够有限度地降低切削变形。     

淬硬轴承钢硬车削和磨削辅助加工技术研究

为提高轴承套圈表面加工质量及生产效率,在硬车削、磨削中引入了辅助加工技术。介绍热效应、冷效应、超声振动硬车削辅助加工技术,以及超声振动、冷效应、在线电解修整砂轮磨削辅助加工技术,分析了各辅助加工技术的优缺点,并展望了硬车削、磨削辅助加工技术的未来发展趋势。     

6061铝合金径向超声振动车削的表面完整性研究

为研究径向超声振动参数及切削参数对车削6061铝合金表面残余应力、表面粗糙度以及表面形貌的影响,采用与普通车削进行对比的方法对6061铝合金进行纵向超声振动切削试验。结果表明:与普通车削相比,径向超声振动辅助车削能显著提高零件加工表面的残余压应力;在两种切削方式下,表面残余压应力均随切削速度的增加而增大;在相同切削参数下,随着径向超声振幅的增加,6061铝合金加工表面的残余压应力变大;与普通车削相比,径向超声振动车削使工件表面的粗糙度变大,并且伴随振幅的增加,表面粗糙度呈上升趋势;通过对加工表面的三维形貌进行观测发现,超声振动辅助车削能有效抑制传统车削加工中的积屑瘤和鳞刺等表面缺陷,并显著提高加工表面质量。     

细长轴超声椭圆振动辅助车削试验

设计了铝合金细长轴超声椭圆振动辅助车削试验,测量了不同超声波电压下的刀具振幅。分析了铝合金细长轴超声振动辅助车削切削力变化规律,开展了普通车削与超声椭圆振动辅助车削单因素对比试验,对比了两种不同加工方法对切削力及细长轴不同区域表面粗糙度。试验结果表明:在相同切削参数条件下,超声椭圆振动辅助车削三个方向的切削力均小于普通车削切削力,并且随着振幅的增加切削力进一步降低。两种加工方式下细长轴的中间区域表面粗糙度均比两端差,但超声椭圆振动车削沿细长轴长度方向的表面粗糙度的均匀一致性优于普通车削。超声椭圆振动车削加工后的表面纹路较普通车削均匀缜密,且断屑效果优于普通车削,普通车削形成的切屑为连续切屑,切屑缠绕严重,而超声椭圆振动辅助车削的切屑形状为断续切屑,随着振幅的增大断屑效果提高。     

喷射液束电解辅助激光加工工艺规律研究

喷射液束电解辅助激光加工是一项新型复合加工方法,将电解加工与激光加工进行复合,在加工过程中,激光束与电解液束同轴共同作用于材料表面,激光对材料的热效应和喷射电解液束对材料的电化学阳极溶解作用共同去除材料,可实现无再铸层、无微裂纹的加工效果.针对该方法,基于加工原理的分析,以加工孔锥度和材料去除率为加工质量指标,研究了激光脉冲能量、电解加工电压和加工间隙对加工质量的影响.研究结果表明,激光脉冲能量对材料去除率的影响占据主导作用;激光脉冲能量和电解加工电压的增加都会导致加工孔锥度的增大;缩短加工间隙可以提高材料去除率,但会增加加工孔入口的锥度.     

超声振动辅助电解加工成形规律研究及试验

超声振动辅助电解加工可以有效提高加工效率、改善加工精度。对超声振动辅助电解加工成形过程进行了分析,研究其加工成形机理,并根据加工成形质量对加工参数进行优选。设计了3种不同截面形状的柱状阴极工具进行超声振动辅助电解加工微孔的试验研究,分析了极间脉冲电压、占空比和振动加工方式等参数条件对加工效率、表面质量及微结构入口尺寸的影响规律。试验结果表明,超声振动改善了电解加工时的微孔边界成形作用环境,在加工阵列微孔时具有显著优势。当超声振动同步辅助电解加工的高频脉冲电压为4 V、占空比为40%时,加工深度、关键尺寸和表面粗糙度值达到了综合最优值。此外,加工工具的截面形状对工件的成形和表面质量也有一定的影响。     

车削参数对难加工材料表面粗糙度的影响及参数优化

为了研究车削参数对难加工材料(300M钢、A100钢及TC18钛合金)表面粗糙度的影响规律以及优化车削参数,首先采用硬质合金刀具对难加工材料进行正交车削试验,依据试验结果分析车削参数对表面粗糙度的影响规律及显著性;然后构建表面粗糙度的多元线性回归模型;最后以材料最大去除率和最小表面粗糙度为评价指标,对车削参数进行多目标函数优化分析.结果 表明:难加工材料的表面粗糙度随切削速度的增加而减小,随进给量的增加而增加,随背吃刀量的增加而增加,且A100钢的表面粗糙度远大于300M钢的表面粗糙度,TC18钛合金的表面粗糙度与300M钢的表面粗糙度相差较小;进给量对难加工材料表面粗糙度的影响程度最大,背吃刀量次之,切削速度对其影响程度最小.获得了难加工材料在满足不同工艺要求下的最优车削参数组合.     

车削参数对难加工材料表面粗糙度的影响及参数优化

为了研究车削参数对难加工材料(300M钢、A100钢及TC18钛合金)表面粗糙度的影响规律以及优化车削参数,首先采用硬质合金刀具对难加工材料进行正交车削试验,依据试验结果分析车削参数对表面粗糙度的影响规律及显著性;然后构建表面粗糙度的多元线性回归模型;最后以材料最大去除率和最小表面粗糙度为评价指标,对车削参数进行多目标函数优化分析.结果 表明:难加工材料的表面粗糙度随切削速度的增加而减小,随进给量的增加而增加,随背吃刀量的增加而增加,且A100钢的表面粗糙度远大于300M钢的表面粗糙度,TC18钛合金的表面粗糙度与300M钢的表面粗糙度相差较小;进给量对难加工材料表面粗糙度的影响程度最大,背吃刀量次之,切削速度对其影响程度最小.获得了难加工材料在满足不同工艺要求下的最优车削参数组合.     

集群磁流变变间隙动压平坦化加工试验研究

为了提高光电晶片集群磁流变平坦化加工效果,提出集群磁流变变间隙动压平坦化加工方法,探究各工艺参数对加工效果的影响规律。以蓝宝石晶片为研究对象开展了集群磁流变变间隙动压平坦化加工和集群磁流变抛光对比试验,通过检测加工表面粗糙度、材料去除率,观测加工表面形貌、集群磁流变抛光垫中磁链串受动态挤压前后形态变化,研究挤压幅值、工件盘转速、挤压频率以及最小加工间隙等工艺参数对加工效果的影响规律。试验结果表明：集群磁流变平坦化加工在施加工件轴向微幅低频振动后,集群磁流变抛光垫中形成的磁链串更粗壮,不但使其沿工件的径向流动实现磨粒动态更新、促使加工界面内有效磨粒数增多,而且在工件与抛光盘之间的加工间隙产生动态抛光压力、使磨粒与加工表面划擦过程柔和微量化,形成了提高材料去除效率、降低加工表面粗糙度的机制。对于2英寸蓝宝石晶电（1英寸=2.54 cm）集群磁流变变间隙动压平坦化加工与集群磁流变抛光加工效果相比,材料去除率提高19.5%,表面粗糙度降低了42.96%,在挤压振动频率1 Hz、最小加工间隙1 mm、挤压幅值0.5 mm、工件盘转速500 r/min的工艺参数下进行抛光可获得表面粗糙度为Ra0.45 nm的超光滑表面,材料去除率达到3.28 nm/min。证明了集群磁流变变间隙动压平坦化加工方法可行有效。     

超声振动辅助电火花铣削间隙流场分析与验证

为研究超声振动对电火花铣削间隙流场的作用,根据流场理论将超声振动辅助电火花铣削间隙流场简化为二维流场,建立间隙流场动力学基本方程并推导出间隙流场在x和y方向的压力变化方程。通过Fluent有限元软件建立二维轴对称旋转仿真模型,验证该方程的正确性。分析了间隙流场交变压力的作用,并进行实验验证。研究结果表明:在超声振动的作用下,加工间隙中电介质沿x和y方向超声频率周期性变化的压力增强了空穴作用,促进了电介质的循环,减少了短路和电弧放电,提高了加工过程的稳定性和加工效率,进而提高工件材料去除率,同时能够减小火花放电凹坑深度,使工件加工表面的熔融金属铺展得更均匀,从而降低工件加工表面粗糙度。     

电火花线切割电规准对SKD11加工的影响

为了研究电火花线切割加工SKD11时电规准对表面粗糙度和材料去除率的影响规律,选取脉冲放电时间、脉冲间隙时间、峰值电流和间隙电压为试验因素,表面粗糙度和材料去除率为试验指标做单因素试验。结果表明:随着脉冲放电时间的增加,材料去除率随之增加,而表面粗糙度增大;脉冲间隙时间增加时,材料去除率减少,但表面粗糙度减小,当脉冲间隙时间为35μs时到达最小;峰值电流对两个试验指标影响跟脉冲放电时间一致;随着间隙电压的增大,材料去除率增大,表面粗糙度同时也增大。     

细长轴振动车削表面粗糙度的研究

根据超声波振动车削加工原理,第一步通过逐点单因素试验对超声振动切削下细长轴不同位置处表面粗糙度随切削用量的变化进行了研究,确定了不同切削因素变化下细长轴表面粗糙度的极值位置;第二步通过正交试验研究了超声振动车削细长轴时切削用量对工件整体平均表面粗糙度的影响,并与普通切削进行了对比试验。试验结果表明:超声波振动车削能够显著改善细长轴加工后的表面粗糙度。同时研究了各切削用量对表面粗糙度的影响规律,并对超声振动切削参数进行优化,得出试验最佳切削参数。     

基于激光辅助的氮化硅陶瓷车削表面质量研究

针对氮化硅陶瓷材料加工难度大、表面质量难以保证等问题,提出了一种针对氮化硅陶瓷的激光辅助车削方法,通过激光对工件进行了预热,改善了陶瓷材料加工区域的材料特性,降低了材料的硬度和脆性,在减少切削力的同时,有效改善了陶瓷工件的表面质量。首先,利用有限元软件ABAQUS/CAE建立了氮化硅陶瓷材料的本构模型,分析了激光对车削中材料去除的作用效果;然后,设计了激光辅助车削实验,研究了激光功率参数对切削力和表面粗糙度的影响规律,并将实验结果和仿真分析结果进行了对比。研究结果表明:随着激光功率的增加,切削力和表面粗糙度都逐渐降低,实验中切削力最大下降了59.5%,表面粗糙度最大下降了85%,使用激光辅助加工后的表面质量得到了明显提高;同时,实验与仿真结果趋于一致,验证了所建模型的正确性。     

铝合金阳极氧化膜的集群磁流变平面抛光试验研究

为获得抛光均匀的铝合金阳极氧化膜表面,采用集群磁流变平面抛光技术对铝合金阳极氧化膜进行抛光试验,探讨加工间隙、工件转速、抛光盘转速、偏摆幅度、加工时间等加工参数对其表面粗糙度和材料去除率的影响规律。结果表明:随着加工间隙的增大,工件表面粗糙度先减小后增大,材料去除率则递减;随着工件转速或偏摆幅度的增加,工件的表面粗糙度均先迅速减小后缓慢增大,材料去除率则先增加后减小;随着抛光盘转速的增加,工件的表面粗糙度和材料去除率均先减小后增加;随着加工时间的延长,表面粗糙度迅速减小之后趋于稳定。在文中试验条件下,在加工间隙1. 1 mm、工件转速350 r/min、抛光盘转速60 r/min、偏摆幅度10 mm、加工10 min左右时工件表面粗糙度从原始的332. 9 nm下降至5. 2 nm,达到了镜面效果。     

基于Kriging插值和遗传算法钛合金车削加工参数优化

钛合金较差的切削加工性不利于保证好的表面完整性,影响钛合金零件的使用性能。基于田口方法建立钛合金车削试验模型,考察切削用量对表面粗糙度、刀具寿命、切削力和材料去除率的影响规律,以材料去除率为目标函数,以表面粗糙度、刀具寿命和切削力为约束函数,基于Krig-ing插值的响应曲面法和遗传算法构建了钛合金车削参数优化模型。研究结果表明:钛合金车削过程参数最优的水平组合为v3f1ap1r1E3,优化结果与初始试验相比,表面粗糙度、刀具寿命、切削力和材料去除率分别改善了75.86%、65.16%、36.41%和557.91%。     

超声振动改善气体介质电火花加工的机理研究

提出了超声振动-气体介质电火花复合加工技术,在简述其加工原理的基础上分析了超声振动在改善气体介质电火花加工中的作用,以及相关的理论机理。实验结果表明,附加超声振动能改善放电间隙状态,减少短路、拉弧现象,提高了材料的去除率。进行了超声振动-气体介质电火花加工单脉冲实验设计。     

椭圆振动辅助车削7075铝合金表面微织构及其特性

为研究椭圆振动车削技术辅助微织构制备的工艺及其加工后微表面特性,采用椭圆振动原理和微织构的形成原理分析了不同转速和进给速度下的微织构变化规律,进行椭圆振动轨迹测量试验和椭圆振动车削试验,分析了装置振动轨迹、表面形貌、单个微织构几何尺寸及表面粗糙度变化情况。试验结果表明,在切削试验过程中,相比传统车削,由于车刀的空间椭圆运动轨迹,超声椭圆振动车削后表面呈现类椭圆状的微织构凹槽。由理论分析和试验结果得出,随着转速和进给速度的改变,微织构凹槽的几何尺寸、轮廓高度及表面粗糙度均会发生规律性变化。     

高速车削工件表面形貌及其粗糙度特征的试验研究

借助于扫描电镜照片、已加工样品表面形貌轮廓描绘和试验数据处理等手段,对高速车削工件已加工表面形貌与其表面粗糙度之间的关系以及它们的形成特征进行了分析研究.研究结果表明,切削速度和被切削材料的硬度是决定高速车削过程中被切削层材料变形和已加工表面形貌及其表面粗糙度形成的主要因素,随着被切削材料硬度和切削速度的提高,工件已加工表面质量在一定程度上得到了改善.在已加工表面上出现了犁垄和高速加工所特有的熔融金属涂抹现象,由此决定着已加工表面粗糙度值的变化.     

TC4钛合金电塑性车削表面质量试验研究

为提高TC4钛合金车削工件表面质量,提出基于电塑性效应的新型辅助加工方法。通过对比普通车削(CT)与电塑性车削(ET)两种不同加工方法下的切削力和表面粗糙度,验证了电塑性车削的优越性,获得了脉冲电流参数对工件表面粗糙度和切削力的影响规律。与普通车削相比,电塑性辅助车削加工的工件表面质量得到明显改善且切削力显著降低。为了获得较高的表面质量及较小的切削力,钛合金电塑性切削宜选用较高的放电电压及较低的放电频率。     

超声振动车削金属后表面物理性能变化的研究

机械切削加工制品,最后精加工形成的零件表面质量对其使用性能的影响至关重要,历来受到重视。z向分离型超声振动车削(以下简称振动车削)的表面粗糙度和微观几何形貌国内外已作过大量研究。但是研究振动车削后表层材料物理性能的变化尚少。因此,我们从宏观残余应力和加工硬化两方面对振动车削的表层物理变化进行了研究。并用振动车削加工的