W-Mo合金精密镜面加工工艺的实验研究

为了研究W-Mo合金材料精密加工的新途径,采用在线电解修整(ELID)精密磨削和超精密研抛技术,对其进行了精密镜面加工实验,分析了此材料超精密镜面表面的形成机理。通过ELID磨削加工得到了表面粗糙度Ra0.020μm加工表面,再以研抛压力为0.1~0.3 N/cm2,转速为60~100 r/min等优化研抛参数进行研抛加工,获得了表面粗糙度为Ra0.012μm精密镜面加工表面。实验表明:ELID精密磨削加工是保证工件表面质量的基础,超精密机械研抛时研抛压力及转速等参数对工件表面质量起主要影响作用。     

高锰钢精密超精密镜面加工技术及试验研究

目的 利用ELID磨削技术对ZGMn13Cr2高锰钢进行精密超精密镜面磨削加工试验研究,解决其加工性能差的问题,以提升表面质量,采用二次回归通用旋转设计试验,探究不同试验因素对ZGMn13Cr2高锰钢加工表面质量的影响规律,并对各因素工艺参数进行优化。方法 对MSG-612 CNC超精密成型平面磨床进行ELID磨削工艺模块化改造后,采用240#、W10粒度的金属结合剂金刚石砂轮对直径f50 mm、厚度10 mm的样件进行ELID磨削加工,对比两种粒度砂轮的加工效果。应用二次回归通用旋转设计进行工艺试验,搭建表面粗糙度二次回归数学模型,探究不同试验因素对工件表面质量的影响程度,使用判定系数R2检验二次回归模型对实际情况的拟合程度。最后,由lingo软件对二次回归数学模型进行优化,得出ZGMn13Cr2高锰钢ELID磨削各试验因素工艺参数的最佳组合。结果 经W10金属结合剂金刚石砂轮加工后,样件获得较高精度的镜面效果,两种粒度所加工的样件表面均无烧伤。判定系数R2检验二次回归模型对实际情况的拟合度为99.24%,模型的预测结果对实际加工有指导意义。优化得出的最佳工艺参数组合为：砂轮线速度35 m/s,电解电压90 V,砂轮进给量2 μm,电解间隙0.734 mm。结论 ELID精密超精密镜面磨削加工技术可大幅提高ZGMn13Cr2高锰钢的加工效率和加工精度,减少工件表面烧伤,在高锰钢磨削加工方面具有良好的应用价值。     

旋转超声加工工艺试验研究

利用自行研制的旋转超声加工机床,对氧化锆陶瓷材料进行超声加工表面质量分析,对超声加工工艺进行初步试验研究,并利用表面粗糙度仪和超景深显微镜对工件表面粗糙度进行检测和观测。采用正交组合试验法,进行旋转超声加工试验,探讨了超声加工工艺参数对工件表面粗糙度的影响,从而确定一组最优的超声加工工艺参数。     

基于表面粗糙度和反射率多目标优化的6061铝合金超精密车削工艺研究

目的 探究工艺参数对6061铝合金滚压件超精密车削性能的影响,对工件超精密车削加工表面粗糙度和表面光学反射率进行协同优化研究。方法 首先,对6061铝合金材料表面进行单向超声振动滚压以提高工件表面质量。其次,设计了四因素四水平的超精密车削正交试验,研究了切削工艺参数(主轴转速、进给速度、背吃刀量、刀尖半径)对6061铝合金滚压件表面粗糙度及表面光学反射率的影响规律。最后,采用灰色关联分析方法,将多个工艺目标参数优化问题转化为单目标的灰色关联度优化问题,通过超精密车削试验对优化结果进行验证。结果 主轴转速对表面粗糙度Ra和Sa的影响最显著,其次是刀尖半径和背吃刀量,进给速度的影响最小;工艺参数对可见光波段和中红外光波段反射率的影响程度与表面粗糙度一致,各参数按对近红外光波段反射率影响程度由大到小的顺序依次为背吃刀量、刀尖半径、进给速度、主轴转速;通过灰色关联分析获得优化工艺参数组合为主轴转速3 000 r/min、进给速度10 mm/min、背吃刀量5 μm、刀尖半径0.5 mm,此时对应的表面粗糙度Ra和Sa分别为2.162 nm和7.855 nm,可见光、近红外光、中红外光波段反射率分别为88.892%、88.893%、97.788%。结论 通过优化结果能够有效降低表面粗糙度、提升表面光学反射率,对制造高水平金属反射镜具有十分重要的现实意义和研究价值。     

LiTaO3晶片CMP过程工艺参数研究

采用不同抛光条件抛光LiTaO3晶片,通过测量其加工表面粗糙度和材料去除率,探讨了化学机械抛光去除机理,分析了抛光垫材料和状态、抛光压力、抛光盘转速等因素对LiTaO3晶片抛光表面质量和材料去除率的影响规律,并获得了LiTaO3晶片CMP加工的有效工艺参数.实验表明,为获得LiTaO3晶片超精密表面,可采用沥青和平绒布抛光垫进行粗抛和精抛,然后采用旧无纺布(抛光垫)进行终抛,获得较大工件去除率和较光滑表面,得到良好的综合抛光效果.在修正环型超精密抛光机上,理想的LiTaO3工艺参数为:抛光压力为7.25 kPa,抛光盘转速为60rpm.     

H62黄铜精密镜面抛光工艺的实验研究

H62黄铜硬度较低,实现超精密光滑表面加工比较困难。本文采用传统的精密机械抛光方法,对H62黄铜（080mm）进行了精密抛光实验研究。通过大量实验,优化出了适合此类材料的抛光工艺,得到粗糙度为Ralonm左右的光滑表面。该方法成本低、污染小、操作简便、表面质量好,并且消除了传统车、铣加工在工件表面留下的刀痕,解决了化学抛光方法对被加工件毛坯本身精度和表面质量要求高等问题。实验表明,磨料特性、抛光压力和运动轨迹的均匀性等参数对抛光效果的影响较大。     

冷轧钢渗碳处理后的ELID磨削效果及加工表面硬度实验研究

本文采用在线电解修整磨削技术,对经渗碳处理后的冷轧钢进行超精密镜面磨削试验,获得表面粗糙度达Ra6～8 nm的加工表面.实验结果表明:采用微细粒度、高硬度铸铁基金刚石砂轮、提高砂轮线速度和减小磨削深度可有效地提高表面质量,降低表面粗糙度;磨削过程中,砂轮线速度、磨削深度、磨削液是影响加工表面质量的主要因素.     

纵扭复合超声振动铣削SiCp/Al表面质量研究

SiCp/Al复合材料具有优异的性能,在航天航空、光学行业、汽车工业等高科技领域得到了广泛应用,但它在塑性和硬度之间差距巨大,使得超精密加工显得非常困难。建立超声铣削动力学模型,采用单因素法检测分析了SiCp/Al复合材料在不同主轴转速、铣削速度和铣削深度下的表面粗糙度与表面形貌,建模仿真了纵扭复合超声振动刀刃铣削轨迹,得到了影响加工表面质量规律及机制。研究发现主轴转速为3000 r/min、铣削速度为180 m/min时,表面粗糙度值最小;材料表面质量随铣削深度的增加而下降。为SiCp/Al复合材料铣削加工提供了合理工艺参数,提高了加工效率,降低了刀具磨损,延长了刀具使用寿命。     

金刚石线锯切割碳化硅陶瓷的机理与工艺研究

通过金刚石线锯切割碳化硅陶瓷的单因素试验设计,研究线速度、进给速度、进给速度与线速度比值R等工艺参数对其表面质量的影响规律,并通过超景深三维显微镜、精密粗糙度轮廓仪对其表面形貌、表面粗糙度进行观察和测量.结果表明:当线速度从0.4 m/s增加到1.3 m/s时,碳化硅陶瓷的表面形貌明显改善,进给方向和线锯方向的表面粗糙...     

电化学砂带复合加工回转沟槽表面的形貌与精度特性

目的通过电化学砂带复合加工实现回转表面上沟槽结构的光整。方法针对沟槽结构的特殊性,提出阴极悬浮定位方式控制加工间隙。通过对比有无电化学作用条件下砂带抛磨加工获得的表面形貌差异,以及分析加工过程中表面形貌的变化规律,研究电化学作用和机械作用对表面形貌与精度特性的影响机理。进行工艺参数对表面粗糙度和圆度影响的实验,获得单因素条件下各工艺参数的优化取值范围。进行正交实验和极差分析,获得各工艺参数对表面粗糙度和圆度影响重要性的排序。综合单因素和正交实验结果,确定面向表面粗糙度和圆度的工艺参数优化取值范围。结果砂带无轴向运动时,该工艺能实现小极间间隙条件下的稳定加工,同时获得良好的表面质量和加工精度。机械作用参数对表面粗糙度的影响程度大于电化学作用参数,砂带压力为主要因素;电化学作用参数对圆度的影响程度大于机械作用参数,加工电流为主要因素。结论对回转沟槽表面等磨具难以实现轴向运动的部位进行表面光整加工,电化学砂带复合加工是一种有效方法。     

二维超声振动磨削纳米复相陶瓷的表面粗糙度研究

本文对纳米复相陶瓷材料进行了不同参数下的普通磨削和二维超声振动磨削的对比试验,研究了超声振动磨削对工件表面质量的影响,分析了不同的加工工艺参数及振动参数对加工工件表面粗糙度的影响,实验结果表明,在同样的切深条件下,超声振动磨削表面的沟槽浅而宽,可以得到比普通磨削加工粗糙度较小的加工表面,且在超声振动中砂轮作高频振动,砂轮不易堵塞,利于使用细粒度砂轮磨削;工件速度对二维超声振动磨削表面粗糙度影响很大,其值随着工件速度的增加而增大。二维超声振动磨削可以提高陶瓷材料的表面质量,并能有效地避免普通磨削下微裂纹的产生,因此它是磨削陶瓷的一种精密加工方法。     

304 不锈钢电火花线切割加工表面性能研究

目的研究电火花线切割工艺对金属材料加工表面质量的影响规律,分析加工表面的机械性能。方法利用电火花线切割加工技术,对304不锈钢工件进行表面切割试验,应用马尔轮廓测量仪、扫描电镜、超景深电子显微镜及纳米压痕仪观察电火花加工表面的粗糙度变化规律和表面微形貌特征,获取横截面纳米硬度变化曲线。设计正交试验,获得最优加工参数。结果脉冲宽度和峰值电流对奥氏体不锈钢加工表面形貌的形成机制有显著影响,加工表面粗糙度受电参数的影响较大,加工表面的表层及次表层组织主要由塑性变形层与回火多相组织层共同构成,厚度与纳米硬度的变化受电参数的影响较大。结论电参数对表面质量的影响程度顺序为脉冲宽度、峰值电流、放电间隔,为得到较优加工表面层,应优先选择脉冲宽度为16μs,放电间隔为96μs,峰值电流为1.5 A的工艺参数组合。单个脉冲能量对加工层的厚度以及表层的纳米硬度呈现出近似线性规律。     

柱形动压气浮轴承马达轴精密磨削加工工艺研究

针对GT35动压马达轴精密加工精度难以保证、效率低、成本高的难题,开展马达轴精密磨削加工工艺研究。通过开展不同结合剂,不同粒度、浓度的金刚石砂轮磨削对比试验,研究不同砂轮参数对工件形状精度、表面质量、比磨削能等的影响规律,设计超硬磨料砂轮;通过正交试验,确定影响轴精密磨削表面粗糙度、圆度、圆柱度的最优工艺参数;采用最优磨削参数对20件马达轴开展了磨削加工验证试验。研究得到:当工件转速304 r/min、进给速度0.003m/min、进给量1μm时,获得最优的马达轴圆度0.11μm、圆柱度0.34μm、粗糙度Ra0.041μm的合格工件。     

碳纤维/树脂基复合材料铣削表面粗糙度及表面形貌研究

目的研究了CFRP材料铣削加工过程中,部分主要工艺对CFRP材料加工表面质量的影响规律,为工艺参数优化,提高此类零件的表面质量提供依据。方法设计了CFRP材料铣削中的切削参数、刀具结构、加工方法与加工表面粗糙度及表面形貌之间的单因素试验。通过单调改变一个切削参数而其余切削参数不变,得到了工件表面粗糙度和表面形貌随切削参数、刀具结构、加工方法的变化规律。结果当铣削速度增大时,工件的表面粗糙度变化不大,表面微坑缺陷的数量却有所增加,但变小、变浅。当进给速度增大时,工件表面粗糙度呈上升趋势,表面缺陷也随之增加。无涂层多齿刀具铣削后的工件表面粗糙度最大,其次是金刚石涂层多齿刀具铣削的工件,最小的是金刚石涂层交错齿刀具铣削的工件。多齿刀具加工后的表面有较多的微坑缺陷,但普遍深度较浅且面积较小。交错齿刀具对分层缺陷的抑制作用最明显,但在左旋和右旋刀齿交错处容易出现较严重的加工缺陷。与普通机械加工方法相比,超声振动加工方法得到的工件表面质量较好,可以有效减少表面微坑缺陷,改善CFRP铣削加工表面质量。结论 CFRP材料铣削加工时,为了获得较好的加工表面质量,切削参数应选用较高的切削速度和较低的进给速度,切削刀具宜选用多齿带涂层刀具。和普通机械加工方法相比,超声振动铣削加工方法更为有利于获得好的表面质量。     

铝合金研磨加工表面自相关性分析

研磨加工是重要零件在磨削后进行去除表面缺陷层、降低粗糙度和波纹度为目的的光整加工工艺。试验在UNIPOL-802型精密研磨抛光机上完成,加工试样为磨削加工后粗糙度为0.6μm的2A12铝合金,加工表面形貌和微观几何参数用M ICROMESURE2和TR200表面轮廓仪测量。应用随机过程中的自相关性对磨削表面和研磨加工表面进行研究。分析结果表明,该加工方法明显提高了工件的表面质量,降低了工件的表面粗糙度并均化了波纹度。     

微细流路模压成形用碳化钨模具飞秒激光加工工艺研究

目的 解决微细流路芯片中微细流路制备时,传统加工工艺存在的效率低下等问题。方法 采用飞秒激光加工碳化钨模具,进行工艺研究。对扫描功率、扫描速度、扫描层数等参数进行田口正交实验,研究其变化对加工表面质量及尺寸精度的影响。使用白光干涉仪测量了加工后表面的粗糙度,使用超景深三维显微系统测量了加工深度,并通过对结果的综合优化得出了最优工艺参数。结果 在所选的25组工艺参数中,各参数的变化对表面粗糙度值影响不大,对材料加工深度影响最大的因素为扫描速度,影响最小 的为激光功率。经过综合优化,最佳工艺参数组合为：扫描功率20 W,扫描速度200 mm/s,扫描层数25。 结论 随着飞秒激光功率的增大、扫描速度的减小和扫描层数的增加,加工深度都有显著增加。以最优加工参数加工而得的模具微凸起的上表面宽度为152 μm,边缘整齐,通道深度为42.41 μm,横压成形玻璃表面粗糙度值为0.164 μm。研究结果为飞秒激光加工碳化钨微细流路提供了一定的参考。     

CVD涂层刀具高速铣削天然大理石表面粗糙度研究

为了提高大理石加工表面质量,改进表面粗糙度,通过设计正交试验方案,进行CVD涂层刀具高速铣削天然大理石试验,检测加工表面粗糙度,分析天然大理石表面粗糙度随着单一切削参数的变化规律,并基于经验公式,以切削速度、切削深度及进给速度为影响因素建立加工大理石表面粗糙的预测模型。通过试验得到大理石表面粗糙度随着切削速度的增加而降低,随着进给速度和切削深度的增加而增加。结果表明:预测模型具有较高的显著性,为优化切削参数以改善加工大理石表面质量提供一定的参考;切削深度是影响加工大理石表面粗糙度的主要因素。     

永磁场磁力研磨TC11钛合金的实验研究

目的解决钛合金机械加工后表面质量差的难题。方法采用磁力研磨工艺对TC11钛合金进行了表面光整加工。以表面粗糙度为主要评价指标,研究了磁力研磨工艺参数对钛合金表面质量的影响,并对工艺参数进行了优化。采用优化后的工艺参数对钛合金进行了表面光整加工,研究了磁力研磨工艺对钛合金金相组织的影响。结果当加工间隙为3 mm时,研磨压力适宜,加工后工件表面粗糙度值最小。采用粒径为100目的磨粒使工件表面研磨加工后纹理更细,表面粗糙度值最低。提高主轴转速,工件表面材料去除率增加,当主轴转速为1500 r/min时,加工后工件表面粗糙度值最小。对比工件加工前后的金相组织,加工后试样表面组织晶粒变细,晶界增多,工件表面应力状态由张应力转变为压应力。结论实验确定了较优的工艺参数组合,即:加工间隙为3 mm,磨粒粒径为100目,主轴转速为1500 r/min。采用永磁场磁力研磨工艺,能够大幅降低TC11钛合金表面粗糙度,并使钛合金表面组织得到改善。     

切削参数对纯铁车削表面粗糙度的影响

为提高纯铁材料精加工时的表面质量,在相同冷却润滑方式下进行不同切削参数条件下的切削试验,分析不同切削工艺参数对已加工纯铁表面质量的影响规律。结果表明:不同切削参数造成的切削温度变化是影响粗糙度的主要因素,而进给量以及切削深度对加工表面的最大轮廓高度产生了较大影响。试验结果对纯铁精加工采用合适的切削参数以提高表面质量具有重要意义。     

加工表面质量对耐腐蚀性能影响的研究进展

加工表面质量对材料表面耐腐蚀性能的影响具有复杂性和综合性,研究加工表面质量对材料表面耐腐蚀性能的影响,对如何延长机械产品的服役寿命、预测加工表面质量、精简制造工序和优化加工参数等具有重要的指导和实践作用。对已加工表面腐蚀形成机理进行了分析,并指出了影响耐腐蚀性能的因素,从加工表面机械物理特征和加工表面几何形状特征两方面入手,综述了已加工表面质量对耐腐蚀性能影响的研究进展。重点报道了加工表面机械物理特征中表面残余应力、加工表面金相组织变化以及加工表面冷作硬化对耐腐蚀性能影响的研究进展,分别总结了加工表面几何形状特征中已加工表面的表面纹理、表面粗糙度和表面伤痕对耐腐蚀性能影响的研究进展。提出应开展多表面质量参数之间相互影响综合分析,以及各表面质量参数联合作用下对表面耐腐蚀性能影响的研究,为开展表面质量与金属材料加工表面耐腐蚀性能关联性研究打下基础,并指出了加工表面质量对耐腐蚀性能影响研究的未来发展趋势。