分离型纵-扭复合超声铣削的稳定性分析

基于运动合成原理,分析了分离型纵-扭复合超声铣削加工的运动特点,阐明了其具有降低切削力、促进切屑排出以及延长刀具使用寿命的实质;基于结构动力学原理,考虑纵-扭复合超声振动对铣削系统动态特性的影响,建立了分离型纵-扭复合超声铣削加工的动力学模型和稳定域的解析模型,在此基础上应用MATLAB 7.1软件进行数值分析获得了切削系统的稳定性预测图谱(即叶瓣图);利用碳纤维复合材料进行分离型纵-扭复合超声振动铣削试验研究,试验结果与数值计算结果基本一致,验证了理论模型与稳定性叶瓣图的正确性。     

超声振动磨削陶瓷深孔试验研究

研究了超声振动磨削和普通磨削陶瓷深孔的对比试验。结果表明，超声振动磨削可明显地提高陶瓷加工效率，能有效地消除普通磨削产生的表面裂纹和崩坑，是陶瓷深孔精密高效加工的一种新方法。     

电镀金刚石线锯的超声纵振动切割加工方法

利用自制的实验设备研究电镀金刚石线锯的超声纵振动切割加工脆性材料。实验结果表明,该种加工方法与相同实验条件下的非施加超声振动相比,具有加工材料去除率高、表面质量好、破碎小等特点,为硬脆材料的切割提供一种新的有效加工方法。     

深孔数控变径超声椭圆振动镗削加工方法研究

深孔镗削采用超声椭圆振动技术具有大幅降低切削力、抑制颤振和提高工件加工精度的优势。为充分发挥超声椭圆振动切削和数控加工优势,在研究固-固界面传振理论基础上,针对长径比大于20 的复杂内腔深孔件的加工难题,提出了一种新型数控变径超声椭圆双刃镗削加工方法,通过切削对比实验验证了超声变径双刃数控镗削比普通镗削更具有提高加工精度、表面质量、抑制颤振的优势。与普通切削相比,在相同加工参数下,加工孔直径16 mm,长径比23颐1,单边落差0. 5 mm 的深孔内腔轴类零件,超声镗削可达到表面粗糙度Ra 为0. 65 μm,表面质量和加工精度满足设计要求。数控变径超声椭圆振动镗削加工方法为深孔复杂内腔加工提供了一条有效途径。     

陶瓷深孔精密高效加工的新方法──超声振动磨削

进行了超声振动磨削和普通磨削陶瓷深孔的对比试验研究。结果表明，超声振动磨削可明显提高陶瓷加工效率，能有效地消除普通磨削产生的表面裂纹和凹坑，是陶瓷深孔精密高效加工的新方法。     

陶瓷深孔精度高效加工的新方法:超声振动磨削

进行了超声振动磨削和普遍磨削陶瓷深孔的对比试验研究。结果表明，超声振动磨削可明显提高陶瓷加工效率，能有效地消除普通磨削产的表面裂纹和凹抗，是陶瓷深孔精度高效加工的新方法。     

纳米陶瓷材料超声振动磨削加工表面质量研究

研究纳米陶瓷材料磨削加工磨削力、磨削温度及表面粗糙度等表面特征,获取高质量的加工表面,是该工程材料得以广泛应用的重要前提。对纳米ZrO2陶瓷材料平板施加二维超声振动进行磨削,超声振动产生的空化作用、泵吸作用以及涡流作用,能一定程度上改善材料的加工性能、提高加工表面质量,实现纳米陶瓷材料的精密高效加工。结果表明:二维超声振动磨削与普通磨削相比,实际磨削力、磨削温度相对较低且随切削深度增加增长速度较慢;选取不同的磨粒粒度对纳米陶瓷材料进行磨削加工,超声振动加工的表面粗糙度值与普通磨削表面的粗糙度值相比相对较小。     

辅助超声振动车削金属基复合材料试验研究

选取金属基复合材料为加工对象,于刀具上加载超声振动进行车削试验。对比研究表明:辅助超声振动车削较常规方式车削的加工质量好且刀具磨损程度轻;试验参数不同程度地影响辅助超声振动车削试样的表面质量以及刀具磨损程度;随着切削深度增加和进给量增大,试样表面粗糙度和刀具后刀面磨损量均呈递增趋势;而随着转速加快,试样表面粗糙度呈递减趋势,刀具后刀面磨损量则呈递增趋势。     

超声振动切削加工技术的研究进展

综述近年来我国超声振动加工技术在超声振动装置、加工刀具和切削机理方面的一些研究成果,以及超声振动切削加工技术在难加工材料加工、深孔钻削、超声复合加工等方面的应用研究进展,并探讨了超声振动技术未来的发展方向与研究重点。     

超声振动冲击表面织构方法及试验研究

为提高工件表面微型凹坑织构的面密度和加工效率并实现织构深度的可控性,提出以机床为载体的超声振动冲击表面织构工艺方法,考察不同工艺参数对工件外圆面及端面织构成形和形貌的影响。结果表明:微型工具头在每个振动周期内可分离冲击工件表面并形成具有高面密度的微型凹坑阵列结构,弹性变形使微型凹坑织构深度小于理论计算值;切出织构位置存在凸起,工件表面上的凸起结构处理完成后即可进行减摩和润滑应用。     

旋转超声滚压加工中的滚压力与滚压深度及表面形貌研究

通过分析旋转超声滚压加工特点以及加工机理,确定旋转超声滚压加工过程的有效滚压时间,结合赫兹接触理论建立滚压力与滚压深度的关系模型。进行钛合金TC4旋转超声滚压加工实验,利用测力仪采集超声滚压过程中的滚压力,利用白光干涉仪观察加工表面形貌,使用光学显微镜观察垂直于工件表面方向的微观结构,从表面形貌和微观结构的角度分析滚压深度与滚压力的对应关系。实验研究结果表明,旋转超声滚压力与滚压深度存在线性比例关系,且模型预测结果与超声滚压加工试验测试结果吻合。将滚压力与工件表面形貌的关系转化为滚压深度与工件表面形貌的关系,建立滚压深度与工件表面形貌的对应关系,以指导加工参数中合理滚压深度的选择。     

钛合金深小孔的微细超声电火花加工技术

本文分析了钛合金深小孔加工的技术难点 ,研究了超声振动在深小孔电火花加工中的作用机理 ,并据此研制出了四轴联动微细超声电火花加工机床。在所研制的机床上 ,成功地在 TC4钛合金上加工出了直径为 Φ0 .2 mm,深径比为 1 5的深小孔。     

连续分布轴系扭/弯耦合振动的自由振动研究

本文建立了连续分布轴系扭转振动和弯曲振动耦合的模型和数学表达式 ,对轴系扭 /弯耦合的自由振动求得了解析解 .并对仅考虑轴系自重情况下的简支轴系扭 /弯耦合振动进行了求解 ,通过实验研究验证了理论计算结果 .发现了耦合频率与非耦合情况下的扭振和弯曲振动固有频率的对应关系 ,这对于轴系复杂振动形式的研究和分析提供了理论依据     

纳米陶瓷超声ELID复合磨削加工磨削力特性研究

基于超声振动磨削与ELID磨削加工机理,构建超声ELID复合平面磨削系统试验平台,以探求硬脆材料精密磨削加工新方法。对陶瓷材料超声ELID复合平面磨削条件下的磨削力进行理论分析,在超声ELID复合平面磨削系统试验平台上,进行相同磨削参数下的纳米Al2O3陶瓷ELID磨削与超声ELID复合磨削试验,对比、分析两种磨削方式下磨削力的实际变化。研究表明,与ELID磨削相比,超声ELID复合磨削方式下,超声振动可减小实际磨削力,磨削力大小随磨削深度的增加而增加,表面质量也得到改善。     

SiCp/ZL101A复合材料超声振动磨削试验研究

采用真空热压烧结工艺制备含SiC颗粒体积分数为10%、20%、30%和40%的SiCp/ZL101A复合材料,研究普通磨削与超声纵向振动磨削SiCp/ZL101A复合材料时的SiC颗粒去除机制,并探索不同磨削方式对工件表面微观形貌、表面粗糙度的影响。结果表明:在相同磨削参数下,超声纵向振动磨削表面的粗糙度低于普通磨削表面的粗糙度;无论是超声纵向振动磨削还是普通磨削,SiCp/ZL101A复合材料的表面粗糙度均随着增强体SiC颗粒体积分数的增大而增大。     

高聚物粘结炸药模拟材料的超声振动切削试验研究

高聚物粘结炸药广泛运用于武器战斗部领域,由于其低拉伸强度使得传统切削方式加工炸药件时易出现脆性断裂等问题。超声振动切削目前已广泛运用于不包括炸药在内的玻璃、陶瓷及各类合金等难切削材料的加工中。研究中以高聚物粘结炸药模拟材料为试验对象,开展超声振动切削和传统切削的对比试验研究,结果表明超声振动切削可有效降低切削力,各向切削力的下降程度依次为主切削力>切深抗力>进给抗力,具体下降幅度范围为61.75%~67.98%、55.57%~65.56%和31.63%~42.29%;已加工表面的光学显微观测显示超声振动切削获得的表面无明显的切削纹理,同时较传统切削表面灰暗,表明该切削方式在一定程度上有利于缓解切削过程中刀具尖端与炸药材料之间的挤压行为,进而有望获得表面残余应力更小的加工表面,降低挤压生成热和出现切削意外时的风险。由于主切削力和切深抗力的大幅度下降,超声振动切削还可以增强细长杆、薄壁类炸药件的产品制造能力。     

振动离心复合环境试验下的结构响应分析

振动离心复合环境试验时,被试结构不但承受径向振动应力和离心力,还会在科氏力的作用下产生切向振动应力。在切向与径向动特性耦合情况下,被试结构在振动离心复合环境下会出现较明显的切向响应,进而形成两个正交方向高度相关的振动环境,暴露结构的潜在隐患。理论推导了被试结构的切向响应解析解,分析动特性耦合程度对径向与切向响应的影响,并通过仿真计算获得了角速度和结构动特性对结构响应的变化规律。     

激光-电弧复合焊等离子体特性与焊缝熔深相关性研究

利用光谱仪、高速相机对激光-电弧两脉冲复合焊接过程的等离子体辐射光谱及电弧形态进行了采集。基于Boltzmann作图法和Stark展宽法计算了等离子体电子温度和电子密度,研究了不同激光脉冲作用时间和不同频率脉冲电弧对电子温度和电子密度的影响。结合等离子体发射光谱图和高速图像信息,分析了激光-电弧两脉冲复合焊等离子体物理特性。结果表明：随着激光脉冲作用时间的增加,电弧收缩,亮度提高,电子温度降低,电子密度升高,熔深值增大,光谱强度增加,焊缝中氮含量降低;随着电弧脉冲频率的增加,电弧体积变大,亮度提高,电子温度和电子密度均下降,熔深值呈现逐渐降低的趋势,焊缝区上部的电弧焊特征明显增强。     

微凹坑超声电解滚蚀加工间隙多物理场特性及成形规律

针对径向超声能场滚蚀微细电解加工（RUR-EMM）间隙物理场变化复杂、能观性较差等问题,基于数值模拟方法,对加工中间隙多物理场耦合作用及变化规律进行研究。建立加工间隙内电场、两相流场、温度场、声场等多场耦合理论模型,通过数值仿真分析得出多场耦合相互影响变化规律、多场耦合下凹坑成型规律。研究结果表明：在振动频率20 kHz、振幅10 μm、加工间隙50 μm、工具阴极旋转角速度0.6°/s、电解液电导率7.9 S/m工况下,超声能场激励微细电解加工中,间隙内电解液周期性流入、流出加工区;电流密度随振动周期发生周期性变化;电解液温度随超声激励与电化学反应的综合作用升高;与滚蚀微细电解加工相比,RUR-EMM间隙内温度上升3.63%、电流密度提高1.45倍,间隙脉动流场有效促进了产物排出,RUR-EMM凹坑深度最大增加14.21%;微凹坑加工试验结果验证了理论模型的正确性,仿真与实际加工试验深度误差在17.07%以内。