金刚石车削单晶锗和硅

本文研究了金刚石车削单晶锗、硅时表面粗糙度随切削方向的变化规律。研究表明：表面粗糙度与切削方向和解理面的夹角有关，夹角越大，切削力在垂直于解理面方向上的分力越大，材料越倾向于产生解理破坏，表面粗糙度越大；反之，材料越倾向于滑移变形，表面粗糙度越小     

光学晶体材料的弹性各向异性对金刚石车削剪角的影响

单晶脆性光学晶体材料是各向异性材料,在进行切削加工时剪切角将随加工方位的变化而发生改变.本文系统研究了材料的弹性各向异性对剪切角的影响,并在理论上计算出了剪切角随加工晶面、加工方位的波动规律.     

立方氮化硼等刀具加工淬硬钢的切削性能探讨

本文探讨了立方氮化硼(CBN)、陶瓷、硬质合金刀具精车55~#淬火钢(HRC45～55)时的刀具耐用度和加工表面粗糙度的变化规律.研究表明:在本文的试验条件下,陶瓷刀具比 CBN 刀具耐用度高,而用 CBN 刀具切削可以得到极佳的表面粗糙度.在一定条件下,一些刀具的耐用度随切削速度的升高而提高,对于 CBN 刀具来说,其原因是高速下磨损带上形成的保护膜减轻了刀具磨损.文章还揭示了工件材料硬度、刀具几何参数、切削用量等因素对加工表面粗糙度的影响.文章对于在无积屑瘤的切削条件下切削速度和工件硬速度对加工表面粗糙度的影响提出了新的见解.     

角度相关函数与径向分布函数分析微组织结构

为了研究纳米加工过程导致材料组织结构的变化,采用分子动力学方法,构建了单晶铜耦合纳动纳米加工模型,并进行了纳米切削过程仿真.提出采用角度相关函数(ADF)结合径向分布函数(RDF)方法,分析单晶铜耦合纳动加工过程中材料亚表面组织结构变化.模拟结果表明,单晶铜(111)表面耦合纳动加工过程中,在材料的亚表面原子存在从密排六方排列转变为面心结构排列的不稳相变.     

单晶锗微结构的超声振动辅助微切削加工

为解决单晶锗微结构元件超精密金刚石切削加工的技术难题,提出采用超声振动辅助切削技术提高单晶锗的临界未变形切屑厚度,并推导了微结构切削中切屑厚度的理论计算公式. 进行微圆弧金刚石刀具的振动辅助微切削实验,研究临界未变形切屑厚度随振幅的变化规律,分析微槽表面加工质量和切屑形貌等. 分析4.5 μm和10.0 μm深的十字槽、矩形凸台等微结构的加工质量,针对微槽边缘的加工损伤问题,采用“切深递减”同时结合横向进给的工艺方法. 实验结果表明:微槽切削中切削深度的理论计算值存在较大的误差,应选用直接测量法;振动辅助切削的临界未变形切屑厚度随着振幅的增加而增大,最高达到了704 nm,是普通切削深度的5.2倍. 与普通切削相比,振动辅助加工可以在一定程度上降低微槽表面粗糙度. 采用振动辅助微切削技术能够在大切深条件下加工出具有较高表面质量和轮廓精度的微结构,能够有效解决微槽侧面加工损伤问题,微槽表面粗糙度R_a值低至3.09 nm.     

单晶硅表层机械力学特性的各向异性分析

为探究挠性筋结构单晶硅材料的各向异性特性以及KOH腐蚀工艺对其力学性能的影响规律,进行纳米压痕实验,并结合原子力显微镜观察单晶硅表层3个主晶面上压痕裂纹形貌随晶向的变化规律,分析单晶硅材料表层弹性模量、硬度、断裂韧性等机械力学特性参数在(001)、(110)及(111)3个主要晶面上沿各个晶向的变化规律;分析挠性筋结构单晶硅材料(001)晶面的KOH腐蚀工艺对其材料表面机械特性的影响规律.结果表明:挠性筋单晶硅在(001)晶面上弹性模量的各向异性变化幅度明显,硬度及断裂韧性各向异性的变化幅度不大;挠性筋单晶硅在(110)晶面弹性模量和断裂韧性的各向异性变化幅度明显,硬度各向异性变化幅度不大;挠性筋单晶硅在(111)晶面硬度值、弹性模量及断裂韧性参数的变化幅度幅值均较小;确定了单晶硅表层3个晶面裂纹最易扩展的晶向方向,KOH腐蚀工艺使得单晶硅表面质量降低,腐蚀后暴露的表面微裂纹、缺陷等会使得单晶硅(001)晶面表层硬度、断裂韧性降低,从而降低了挠性筋结构的实际断裂强度.     

电火花加工表面三维粗糙度的评定基准与评定参数

针对电火花加工表面的特征,分析目前采用切削加工表面粗糙度的评定方法来评定电火花加工表面三维粗糙度的不合理之处,提出改用实际表面算术平均偏差R_(at)和实际表面最大高度R_(yt)两个评定参数来综合评定,并给出相应的取样面积、评定面积和评定基准面及R_(at)和R_(yt)的定义.     

PCD刀具高速铣削SiCp／Al复合材料的表面粗糙度研究

通过切削实验,研究PCD刀具铣削SiC颗粒尺寸较大、体积比含量较高的SiCp／Al复合材料时,切削速度、每齿进给量、切削深度对已加工表面粗糙度的影响,根据对实验结果分析得出切削用量对已加工表面粗糙度的影响规律．     

金属单晶材料精密切削时切削力的研究

分析了金属单晶材料的力学特性，从理论上推算出精密切削金属单晶材料时切削力随金属单晶的晶面、晶向的变化规律，并通过切削实验得到验证。     

车铣粗糙度预测模型的建立和分析

车铣加工是近些年来发展起来的先进的切削加工技术之一.采用正交试验法,进行一系列的正交车铣铝合金切削实验,研究车铣切削用量与表面粗糙度之间的变化规律.通过正交试验法的方差分析进一步确定了各因素对表面粗糙度的影响大小的主次顺序,铣刀转速(切削速度)和工件转速对表面粗糙度的影响较大.采用回归分析原理,建立了表面粗糙度的预测模型,统计检验结果表明,所建立的表面粗糙度预测模型呈高度显著检验状态,具有很高的可信度.     

Elastic-plastic finite element simulation for diamond turning process

Diamondturningprocessischaracterizedbyhigh dimensionalaccuracyandgoodsurfaceintegrityandhasbeenappliedinmanyadvancedindustrialfields,such ascomputer,automobile,opticsmanufacturing,etc.Usingthistechnology,thesoftmetal,suchasalumi numorcopperoritsalloys,can…     

金刚石刀具晶面选择对切削过程及耐用度影响

超精密切削时,因所用的单晶金刚石刀具具有各向异性,故金刚石刀具晶面选择对切削过程、刀具的切削性能和耐用度有很大影响。本文从刀具与工件间的摩擦系数、刀具磨损及微观强调几个方面研究了金刚石刀具晶面选择对切削过程及刀具使用性能的影响。研究结果表明,金刚石和工件间的摩擦系数存在明显的各向异性,沿不同晶面、不同晶向上的摩擦系数相差很大。由于刀具的不同晶面、不同晶向的摩擦系数的差别。造成切削变形和刀具耐用度的     

单点金刚石车削表面粗糙度的研究

为了进一步研究单点金刚石车削加工所获得的工件表面粗糙度,在前人工作的基础上,详细阐述了现有的具有代表性的单点金刚石车削表面粗糙度的研究方法及其优缺点,主要包括基于切削理论的方法、谱分析方法和人工智能方法.研究表明,最有前途的方法是将上述几种方法结合起来,以发挥各自的优点.     

Experimental investigation and numerical simulation on interfacial carbon diffusion of diamond tool and ferrous metals

We numerically simulated and experimentally studied the interfacial carbon diffusion between diamond tool and workpiece materials. A diffusion model with respect to carbon atoms of diamond tool penetrating into chips and machined surface was established. The numerical simulation results of the diffusion process reveal that the distribution laws of carbon atoms concentration have a close relationship with the diffusion distance, the diffusion time, and the original carbon concentration of the work material. In addition, diamond face cutting tests of die steels with different carbon content are conducted at different depth of cuts and feed rates to verify the previous simulation results. The micro-morphology of the chips is detected by scanning electron microscopy. Energy dispersive X-ray analysis was proposed to investigate the change in carbon content of the chips surface. The experimental results of this work are of benefit to a better understanding on the diffusion wear mechanism in single crystal diamond cutting of ferrous metals. Moreover, the experimental results show that the diffusion wear of diamond could be reduced markedly by applying ultrasonic vibration to the cutting tool compared with conventional turning.     

单晶金刚石生长过程中的应力研究

使用实验室自制的10 kW微波等离子体设备,研究单晶金刚石不同生长阶段的应力表现形式。通过等离子状态参数模拟和发射光谱诊断,研究不同生长阶段几种主要基团的分布和含量;通过扫描电子显微镜和拉曼光谱仪对金刚石的表面形貌和结晶质量进行表征。在整个生长阶段,单晶金刚石边缘区域的电场密度和等离子密度逐渐增强,在功率一定的情况下,中间区域的等离子密度会削弱,并且随着时间延长厚度增加,等离子体状态参数差别越明显,导致单晶金刚石生长模式发生改变,表面的层状生长改为梯度生长,边缘的多取向竞争生长失衡,取向杂乱的多晶在边缘处产生,在这种生长模式影响下,单晶金刚石的生长应力和热应力交替影响其生长状态。结果导致在生长初期,单晶金刚石应力较小且分布均匀,随着时间延长厚度增加,单晶金刚石受缺陷导致的生长应力和温差导致的热应力影响递增,产生裂纹。     

单晶金刚石晶体的机械研磨

为研究单晶金刚石晶体机械研磨过程中表层材料的去除机理,首先从理论上分析了单晶金刚石晶体在机械研磨过程中表层材料发生塑性变形的临界条件,并利用原子力显微镜对研磨后的（110）晶面和（100）晶面进行观测,发现两个晶面沿易磨方向〈100〉和难磨方向〈110〉研磨时的研磨表面都存在塑性变形后的纳米沟槽,表明表层材料实现了望性方式去除,但在相同的晶面和扫描范围内,沿易磨方向研磨的表面塑性沟槽数目少,表面波纹明显;而难磨方向的研磨表面塑性沟槽数目多,所获得的表面粗糙度低,对（110）晶面和（100）晶面各个研磨方向的最大塑性沟槽深度比较的结果表明,两个晶面的最大塑性沟槽深度具有显著的各向异性。     

镁合金低温切削性能及工艺参数优化

为改善镁合金的切削加工性能及加工表面完整性,优化切削加工工艺参数,基于拟水平法设计了四因素四水平正交车削试验,研究切削三要素以及切削介质（常温干切、液态二氧化碳和液氮）对ZK61M镁合金车削加工表面完整性的影响规律。实验结果表明：切削深度对切削力的影响最显著,进给量次之,切削速度的影响较小,低温切削能降低切削力,但对切削力的影响不显著;进给量对表面粗糙度和残余应力具有显著影响,随着进给量增大,表面粗糙度增大,并引入表面残余拉应力;冷却介质对表面粗糙度和表面残余应力具有次显著影响,相比于常温切削,采用低温切削能有效降低加工表面粗糙度,细化表层晶粒,增大表面残余压应力,同时,采用液态二氧化碳作为冷却介质的效果优于液氮。基于灰色关联分析得到ZK61M镁合金低温切削的最优工艺参数：v_c=100 m/min,f=0.05 mm/r,a_p=0.4 mm,采用液态二氧化碳作为冷却介质。用关联分析结果建立了工艺参数与加工质量间的响应预测模型,平均误差为7.93%。     

高速研磨中研磨压力对工件表面粗糙度的影响

本文通过实验研究了在固着磨料高速研磨中,研磨压力对工件已加工表面粗糙度的影响.研究发现当磨料较细时,工件已加工表面粗糙度随研磨压力的变化较小;当磨料较粗时,已加工表面粗糙度值随研磨压力的增大而减小,也就是说粗研时增大研磨压力可减小工件已加工表面粗糙度值.     

高速车铣已加工表面粗糙度的理论与实验研究

综合考虑了刀具几何参数、刀具与工件的相对运动以及切削用量对已加工表面轴向残留面积高度的影响,建立了高速正交车铣已加工表面轴向残留面积高度的理论计算模型和计算公式,并据此提出了已加工表面粗糙度理论值的计算方法．实验研究结果表明。理论轴向残留面积高度是影响实际高速正交车铣已加工表面粗糙度的主要因素．