超精密车削下刀具相对振动的辨识

在金刚石超精密车削加工中,刀具与工件之间不可避免地存在一定的振动, 从而影响工件表面质量.本文对在具有振动情况下工件表面的三维形貌进行了仿真,并从理论上对工件表面形貌的径向、周向与刀具螺旋轨迹方向的截面轮廓进行了分析,结果表明不同的截面具有不同的信息特征,并据此对仿真得到的工件表面三维形貌数据进行了振动辨识.     

超精密车削表面三维形貌的形成及加工影响因素分析

全面分析了超精密加工表面形貌及其特征的形成，认为它是实际粗糙度表面、波纹度表面和几何形状特征表面的叠加。基于机床工艺系统和加工过程，详细分析了超精密车削表面三维形貌的加工影响因素，认为刀具几何开头、进给量和切削深度影响理想粗糙度表面的形成，工件材料特性和刀具与工件间相对振动影响实际粗糙度表面和波纹度表面的形成，加工进给运动误差影响几何形状特征表面的形成。     

超精密切削SiCp/Al复合材料有限元仿真研究

针对超精密切削SiC_p/Al复合材料加工时表面质量不高的问题,利用ABAQUS有限元分析软件建立三维仿真模型来动态模拟切削表面形成过程。分析了SiC颗粒破碎过程,研究工件表面形成机理;通过比对不同切削深度下的加工表面形貌,分析了刀具相对颗粒位置的变化对表面形貌的影响。结果表明:SiC颗粒存在轻微破损、破裂、断裂现象,加工表面出现空穴、凹坑、划痕三种不同类型的加工缺陷。     

超精密飞切加工表面微波纹分析研究

超精密飞切加工技术被广泛应用于大口径软脆性平面光学元件的加工,并获得了优质的最终表面,但是加工后检测发现其最终表面微观形貌存在沿切削方向的波纹,这些微波纹对于元件的光学性能有不利影响。通过对机床主轴系统进行仿真分析,发现与条纹频率接近的模态,进而改变飞切机床主轴的结构,研究了刀盘结构对飞切加工表面微波纹的影响。并采用小波分解对表面特征进行提取验证。结果表明:主轴结构对表面微波纹的产生有重要影响,改变主轴结构后加工表面微波纹的形成受到大幅抑制,平面光学元件的微观表面质量得到提高。     

超精密飞切机床结合面虚拟材料法建模及模态优化

在超精密飞切加工中,机床自身的动态特性是引起加工表面微波纹的主导因素。为探究超精密金刚石飞切机床的动态特性及其对加工表面微波纹的影响机理,将虚拟材料法的结合面建模方法引入整机动力学模型中。进一步地,利用有限元分析软件进行整机的模态分析及优化。结果表明:相较于传统的弹簧-阻尼模型,该模型具有更高的综合精度。同时模态分析表明,机床固有频率为268 Hz的第五阶模态对加工尤为敏感,而通过适当增加结合面的结合刚度,可优化机床模态进而消除波纹提高表面质量。     

2024铝合金超精密车削表面形貌的实验研究

超精密加工是获得超光滑高质量工件表面的重要手段,其加工条件和工艺参数对超精密加工质量有重要影响。文章设计了振幅梯度变化的T形零件进行单晶金刚石超精密端面车削,获得了不同振动条件下的加工表面形貌,振动激烈的部位形貌刀痕深度大,呈一字形重叠,粗糙度大;离中心点较近的大部分中间区域振动最小,表面呈光滑镜面;过渡区域振动平缓些,表面会出现很多类似丘陵状或鱼鳞状的多边形。探索了超精密加工进给量、主轴转速及切削深度对加工表面质量的影响。结果表明随切削进给量的增加,表面粗糙度变大;随着主轴转速增大,表面粗糙度变小,但当主轴转速增大到一定值时,表面粗糙度反而有增大的趋势;随着切削深度的增加,表面粗糙度也变大,并且从工艺参数与表面粗糙度的关系示意图可以看出,切削深度对表面粗糙度的影响要小于进给量和主轴转速对其的影响。     

超精密加工的发展状况及影响表面质量若干因素的分析

文章就超精密加工的应用领域进行了简述,介绍了超精密制造技术的发展状况及其发展方向,对影响超精密加工表面质量的因素进行了理论分析.指出超精密加工表面质量是由于多种因素影响形成的,提高加工表面质量的核心是降低各子集的分维数.分维数越高振动规律越复杂,其微细结构越复杂,对纳米级超精密加工表面质量影响越大.     

影响超精密车削表面粗糙度几种主要因素分析

论述了影响超精密车削表面粗糙度的几种主要因素,详细分析了刀具几何形状、最小切削厚度、不规则的金属变形、切削用量、振动等因素对加工表面粗糙度的影响,为超精密车削加工表面质量的控制提供了依据。     

基于表面形貌仿真模型的球头铣削参数多目标优化

切削参数的选择对铣削加工的表面质量影响较大,在保证加工效率的前提下提高球头铣削加工的表面质量具有重要的意义。采用数学建模的方式,建立基于响应曲面法的球头铣削三维表面形貌仿真模型,以表面形貌(三维表面形貌算数平均偏差)S_(ba)作为衡量表面质量的技术指标,分析各切削参数对其影响规律,并结合加工效率数学模型,多目标优化切削参数。研究表明,在保证其它加工条件不变的前提下,三维表面形貌的算术平均偏差与每齿进给量f_z和径向切深a_e呈正相关关系,而切削速度v_c和轴向切深a_p的影响不显著。优化后的5组切削参数在表面形貌和加工效率方面都有较好表现。     

单点金刚石切削加工表面粗糙度的影响因素分析

本文研究了单点金刚石切削加工表面微观形貌形成机理,建立了圆弧刃金刚石刀具超精密加工表面微观形貌的理论模型,重点分析了主轴转速、进给量、刀尖圆弧半径和振动等因素对超精密加工表面粗糙度的影响。     

纳米ZrO2陶瓷的超声振动延性域磨削特性研究

本文分析了纳米ZrO2陶瓷在普通和超声磨削状态下的裂纹扩展过程及延性去除机理;通过对不同磨削状态的磨削力及AFM和SEM对表面质量的观察,做了在普通和超声磨削状态下的对比试验,研究了临界延性磨削深度对磨削力及表面质量的影响关系;基于超声振动磨削过程及磨削力的分析,讨论了超声振动增加延性磨削深度的原因,最后通过AFM对延性域加工表面形貌的形成机理进行了观察。研究表明：超声加工能明显提高纳米ZrO2陶瓷的临界延性磨削深度,振动方向垂直于砂轮线速度方向时,其磨削效果要优于振动方向平行于砂轮速度方向的磨削效果。通过在延性域范围内磨削,超声加工能高效地获得纳米加工表面,超精密磨削表面是由不同幅值多种波形叠加的结果。     

微结构功能表面的金刚石超精密加工仿真与试验

为解决微结构功能表面的金刚石超精密加工过程中,难以经济而灵活地预测表面质量及加工条件对加工表面质量的影响的问题,以自行设计的带有快速伺服刀架的超精密机床为基础,采用Matlab/ Simulink模块建立正弦波微结构功能表面金刚石超精密加工过程的动态仿真模型。利用该模型,不仅可以预测加工表面质量,还可以对加工条件如进给速度、主轴转速对加工表面质量的影响进行仿真进而对加工条件进行优化。通过微结构功能表面的金刚石超精密切削加工验证试验,加工出表面粗糙度约为45 nm、形状精度约为0.65 µm的正弦波微结构功能表面,试验结果表明,该模型的建立对于微结构功能表面的金刚石超精密加工具有重要的指导意义。     

超精密车削表面质量影响因素及发展趋势研究

随着科技的进步,国家尖端技术和国防工业对超精密车削的需求量更大,对其加工产品的表面质量要求也越来越高。通过查阅大量文献资料,主要简述了刀具几何形状、刀具偏置、加工表面残余应力以及加工环境等因素对表面质量的影响,提出了超精密车削技术中存在的一些问题并进行了简要分析。对超精密车削的发展趋势进行预测,为超精密车削的发展提供一定的借鉴意义。     

超精密径向调刀飞刀盘研制及弧形微结构的飞切实验

采用超精密飞切技术实现的脆性光学晶体材料表面的微结构功能具有重要应用。针对超精密车削机床缺乏竖直Y轴的问题,开发了一种铝制径向调刀飞刀盘,从而可以保证飞切槽形时对槽深的控制。采用差动螺旋进给机构在传统飞刀盘盘面径向设计了金刚石刀具的微调进给装置,并设计了动平衡的粗、精调功能。通过对单晶锗片表面的超精密飞切弧形槽微结构阵列的加工实验表明,该飞刀盘既可以有效相对工件表面进行对刀,也可以精确控制落刀深度;通过合理确定落刀深度,可以实现脆性晶体材料单晶锗表面弧形槽微结构的塑性区超精密飞切加工。     

超精密磨削加工表面形貌建模与仿真方法

超精密磨削技术是实现微/纳米加工的主要手段。系统深入研究超精密磨削过程的机理,洞悉磨削加工表面生成的内涵,成为超精密磨削加工技术的重要研究内容之一。提出一种新型的超精密磨削加工表面生成方法。基于Johnson变换和线性滤波技术,给出砂轮表面形貌数字生成方法。该砂轮表面数值生成方法克服了利用试验测量砂轮表面形貌所得数据而带来的误差,提高了磨削加工表面仿真分析的准确性。根据磨削运动学,建立磨粒运动轨迹方程、相互干涉条件和有效磨粒确定方法。据此,给出超精密磨削加工表面生成算法。通过数值计算生成不同统计学特征的砂轮形貌,并得到不同加工参数下磨削表面的表面形貌,仿真结果验证了所给算法的正确性和有效性。     

超精密磨削加工表面形貌建模与仿真方法宰

超精密磨削技术是实现微/纳米加工的主要手段.系统深入研究超精密磨削过程的机理,洞悉磨削加工表面生成的内涵,成为超精密磨削加工技术的重要研究内容之一.提出一种新型的超精密磨削加工表面生成方法.基于Jobnson变换和线性滤波技术,给出砂轮表面形貌数字生成方法.该砂轮表面数值生成方法克服了利用试验测量砂轮表面形貌所得数据而带来的误差,提高了磨削加工表面仿真分析的准确性.根据磨削运动学,建立磨粒运动轨迹方程、相互干涉条件和有效磨粒确定方法.据此,给出超精密磨削加工表面生成算法.通过数值计算生成不同统计学特征的砂轮形貌,并得到不同加工参数下磨削表面的表面形貌,仿真结果验证了所给算法的正确性和有效性.     

摆线铣削表面特性的功率谱密度研究

为了研究摆线铣削加工方法下影响工件表面微观形貌的主要因素,采用不同切削参数进行了铣削加工实验,并结合功率谱密度法对获得的表面数据进行了更加全面的分析表征。实验结果表明:采用摆线铣削加工方式时,较大的径向切削深度有利于功率谱密度值降低,保证表面质量的同时,提高加工效率;每齿进给量和主轴转速分别和表面轮廓间距、加工振动联系紧密,影响表面凸起和缺陷;加工表面的主要频率分布能够反映加工工艺条件对加工表面形貌的影响。     

超精密车削表面微观形貌的几何建模与仿真研究

在综合考虑刀具几何参数，刀具振动和最小切削厚度等因素对已加工表面形貌影响的前提下编写了表面微观形貌的仿真程序，在仿真时把一个随机振动信号成功地叠加在理论表面粗糙度中。提出一种建立圆弧刃金刚石车刀超精密车削表面粗糙度模型的新方法。结果表明，仿真得到的表面微观形貌，能够比较正确地反映出超精密加工将要获得的表面轮廓。     

铣削钛合金加工表面形貌特征参数的预测

钛合金在铣削过程中受迫振动明显,刀—工接触关系不断变化,加工表面形貌特征参数难以预测,已成为制约加工表面质量进一步提高的瓶颈。针对铣削振动与加工表面形貌的非线性随机变化特性进行了切削钛合金试验,采用高斯过程回归法构建铣削振动作用下的加工表面形貌高斯过程模型。分析刀齿误差和铣削振动对加工表面形貌特征参数的影响规律,为以加工表面质量分布一致性为前提的铣削钛合金工艺设计提供参考依据。     

超精密加工刀具磨损评估有望装上“透视眼”

正超精密飞刀铣削是一种高精度多轴联动铣削技术,广泛应用于加工具有亚微米级尺寸精度和纳米级表面粗糙度的非旋转对称微纳结构表面。然而,加工过程中出现的刀具磨损将导致加工表面质量下降,影响切削加工效率。深圳大学机电与控制工程学院副研究员张国庆发现,超精密飞刀铣削中切屑形貌与刀具磨损特征之间有着某种对应关系,基于这种关系,可提出一种刀具磨损及加工表面形貌的在线辨识新方法。