Quantitative evaluation method and formation mechanisms of entrance chipping in rotary ultrasonic drilling of glass BK7

Abstract

This investigation presented a quantitative evaluation technique of the hole entrance chippings with respect to the image processing technology. Considering the nucleation and propagation processes of lateral cracks, the chipping formation mechanisms involved in rotary ultrasonic drilling of glass BK7 were also explored incorporated with the abrasive kinematics and the fracture mechanics of brittle material. As a result, it was revealed that each individual chipping represented a smooth appearance at the chipping inside, and the instantaneous nature of the lateral crack formation process was responsible for this damage feature. Moreover, the friction effects between the abrasive and the material caused the lateral crack suffering from the extra torsional moment, resulting in the scattered fracture stripes on the chipping outside. A novel evaluation method of hole entrance quality, founded on the pixel rate of the chipping area to hole perimeter, was proposed, which could provide a more accurate measurement by considering the comprehensive effects of all chippings on the entrance quality. The increased rotation speed of the tool prolonged the plastic deformation region in the interior material along the abrasive scratching direction, severely deteriorating the entrance quality of the drilled hole.     

多共振分量融合CNN的行星齿轮箱故障诊断

针对旋转超声钻用于建筑装修时,噪声小而效率偏低的问题,笔者进行了振动钻机构原理创新与试验研究。首先,搭建了高低频复合旋转超声的试验振动样机,可以实现稳定的高低频复合轴向振动钻孔作业;其次,以黏土砖为对象,进行了钻孔效率试验与振动分析,低频振动的引入,虽然使超声锤击工件表面的时间缩短了80%,但在进给力基本不变的条件下,钻孔速度提高了一倍左右,噪声仍可控制在60dB(A);最后,结合振动特性分析可以推断,在高低频复合振动钻孔过程中,超声振动主要负责对脆性材料的破碎作业,而低频振动主要负责将破碎后形成的颗粒快速离开切削区,从而提高钻进速度。因此,高低频复合振动钻进新原理,可以发挥高频振动与低频振动的优势,有望发展为一类新型钻孔装备。     

旋转超声钻削的切削力数学模型及试验研究

通过分析硬脆材料脆性断裂去除机理和旋转超声加工特点,确定旋转超声加工时单颗磨粒的切削时间、切削深度、切削速度及切削轨迹长度,建立旋转超声恒进给率钻削硬脆材料的切削力数学预测模型。光学玻璃加工试验研究表明,切削力随进给速度的增大而增大,随主轴转速的提高而减小;在高进给速度条件下,切削力对主轴转速的变化更为敏感,在低主轴转速条件下,切削力对进给速度的变化更为敏感;从而很好地验证了已建立的切削力数学预测模型。旋转超声加工和普通加工的对比试验表明,旋转超声钻削加工可以有效降低切削力,一定程度上减小出孔崩边尺寸,从而提高加工效率、降低加工成本。根据旋转超声加工的表面粗糙度值略高于普通加工,提出硬脆材料脆性断裂去除时磨粒实际切削深度决定加工表面粗糙度的判断。     

陶瓷基复合材料旋转超声加工特性研究

针对陶瓷基复合材料加工方法的优势和不足,采用旋转超声加工方法对陶瓷基复合材料进行加工,完成旋转超声加工方法与传统加工方法的对比试验。试验表明,钻削力随着主轴转速的增加而减小,随进给速度的增加而增加;扭矩随着主轴钻速的增加而减小,随进给速度的增加而增加;工件表面粗糙度随着主轴转速和进给速度的增加先降低后增加。超声加工方法获得的钻削力、扭矩和表面粗糙度均优于传统加工方法。     

旋转超声钻削加工的研究现状及发展趋势

针对硬脆材料加工孔过程中出现的各种问题,选择一种有效的加工方法显得尤为重要.而旋转超声钻削加工已经成为一种有效的特种加工方法,其应用前景可观.综述了旋转超声加工技术的加工机理及发展历程,概述了国内外学者在硬脆材料工艺特性及装备研发等方面的研究成果,重点阐述了近年来国内外研究者在旋转超声钻削加工孔工艺特性方面的主要研究成...     

Rotary ultrasonic machining: effects of tool natural frequency on ultrasonic vibration amplitude

Rotary ultrasonic machining (RUM) is a hybrid machining process that combines the material removal mechanisms of grinding and ultrasonic machining. RUM has been applied to hole-making for a wide range of materials. It is known that ultrasonic vibration amplitude has significant effects on cutting force, torque, and surface finish in RUM. One experimental observation that has been reported in the literature multiple times states that different tools show different vibration amplitudes on the same ultrasonic power level. However, no analyses can be found in the literature to explain this observation. The existence of this knowledge gap makes it difficult to explain some experimentally obtained trends or to conduct more realistic physics-based modeling work. The objectives of this research are to understand the effects of tool natural frequency on ultrasonic vibration amplitude in RUM, to provide an explanation to the observation and verification of measurement methods, and also to guide tool design and selection in RUM. Ultrasonic vibration amplitudes of tools are measured by three methods and compared. It is found that tool natural frequency significantly affects ultrasonic vibration amplitude. The tool with its natural frequency closest to that of the ultrasonic power supply (20?kHz) generates the highest ultrasonic vibration amplitude on every ultrasonic power level tested.     

微孔的超声振动钻削技术

随着机电产品的不断精密化和小型化,各种微孔的应用日趋广泛,其加工质量要求越来越高,加工难度不断上升。介绍了一种超声振动钻削方法,并通过对孔径0.2mm～0.5mm的微孔进行的普通钻削与振动钻削的对比试验,分析研究了振动钻削的效果和切削机理,较好地解决了微孔加工过程中的一系列难题。     

DCS系统在国际先进浮法玻璃生产线中的应用

介绍了作者亲自设计和建造的一条浮法玻璃生产线,详细描述了DCS在其中的应用情况。     

基于CCD技术的浮法玻璃厚度测量系统的研究

针对传统厚度测量方法的弊端,研制一套非接触式、在线厚度检测系统。实际考察浮法玻璃生产线生产环境和工艺流程,确定合理的测量位置,针对现场测量环境提出了激光二极管-电荷耦合器件(LD-CCD)进行在线检测的方法。该方法采用激光二次折射、反射原理对玻璃进行非接触测量。选用TCD1500C线阵CCD,玻璃厚度测量的分辨率可达8.2μm.设计了基于单片机的CCD驱动信号产生电路和CCD视频信号处理电路。该系统测量精度高,性能可靠,具有很好的工程实用性。     

玻璃基板的表面特征对STN-LCD显示特性的影响

基于STN-LCD显示的双折射干涉原理并结合人眼视觉系统因素,从理论上说明了液晶盒间隙的不均匀性与STN-LCD显示出现彩虹的关系,进而阐述了ITO玻璃基板的表面形貌特征对STN-LCD显示特性的影响.实践表明:致使STN-LCD出现彩虹的主要因素取决于其制造工艺的控制.     

多功能数控超声加工机床设计

介绍了回转超声加工的原理,对多功能数控超声加工机床各组成部分的设计进行了详细的阐述,研制出的机床可以进行磨料冲击加工、超声磨削钻孔、超声铣削和超声雕刻四种超声加工试验,并在多功能机床上做了磨料冲击加工试验,以及超声磨削钻孔与非超声磨削钻孔加工的对比试验.     

钻井泵中心拉杆密封装置的结构改进

针对钻井泵中心拉杆原有密封装置结构易失效的问题,通过改进结构,增加浮动套机构,减少磨损,延长了密封圈的使用寿命。     

某型号弯梁的常规转数控数字化加工

对某型号飞机弯梁零件常规转数控过程中遇到的问题和采取的对策作了较为详细的阐述,以点带面地介绍了无数字化模型零件进行取点建模、程序调试和刀具选择、工艺方案的制定以及仿真检验的具体措施和注意事项,所提供的转化经验与方法,具有一定的参考价值。     

大型回转件喷水耦合超声C扫描检测系统

复合材料天线罩在制造过程中可能产生缺陷,为检测某大型回转结构的天线罩,成功研制了一套喷水耦合超声C扫描检测系统。文中介绍了该超声C扫描检测系统的工作原理和系统设计组成,详细阐述了机械扫描装置原理及实现、喷水系统原理及实现以及扫描控制系统和C扫成像系统。文中对试样和天线罩分别进行检测,得到超声C扫描检测图像,并对检测结果进行分析。经过实际应用,该系统操作方便,运行稳定、可靠,大大提高了大型回转件超声检测的质量和效率。     

面向精密抛光的复杂模具曲面三维重构方法

针对机器人辅助模具精密抛光系统发展的要求,提出了一种复杂模具曲面三维重构方法。分析了模具抛光件型线三维重构方法的原理和实现过程,并详细讨论了面向精密抛光的复杂模具曲面三维造型方法的关键技术,包括节点的选取、端点切矢的选取等;给出了在精密抛光系统中,复杂模具自动抛光曲面的编程控制策略和实现方案。应用所提的面向精密抛光的复杂模具曲面三维重构方法能使精密抛光系统在加工的不同阶段始终蕴涵不等的模具曲面加工信息,从而提高了抛光效率和产品质量,并降低了工人劳动强度。