基于超声波研磨加工机理的影响因素研究

根据硬脆材料具有很高的硬度和脆性特点,建立了超声波研磨加工硬脆材料去除理论模型,从理论上分析了超声波研磨加工硬脆材料的去除原理和加工优势,详细地分析了加工间隙、磨粒大小和超声波声压对材料的去除率和加工质量的影响.研究表明,基于超声波研磨加工在最佳组合条件下能够有效提高工件表面质量,实现精密超精密加工.     

磁流变效应微磨头抛光特性研究

为研究磁流变效应微磨头对玻璃等硬脆材料的抛光性能、考察Fe3O4基电磁流变液的抛光特性,在对微磨头基体的锥台端部的磁感应强度进行仿真分析的基础上,利用Fe3O4基磁流变液添加平均粒度7μm的金刚石微粉对玻璃材料进行了抛光加工实验。实验研究了磁流变效应微磨头抛光玻璃工件时加工间隙、磁感应强度对材料去除的影响,考察了工件表面抛光截面的形状特征。结果显示磁流变效应微磨头定点抛光的加工痕迹呈近似“U”形,工件表面的材料去除主要取决于微磨头与工件表面的研磨压力和磨粒的自我更新能力,材料去除量随着电磁感应器励磁电压的增大而呈线性增大,而随加工间隙的增大呈线性减小。     

超声波椭圆振动加工技术的研究进展

超声波椭圆振动加工是功率超声加工技术的重要分支之一,在硬脆性材料加工方面具有非常广阔的应用前景。综述了超声波椭圆振动加工系统的研究进展和超声波椭圆振动加工技术在车削、镗削、钻削、铣削、磨削、化学机械抛光、砂轮修整、表面滚压与焊接等方面的最新应用,最后对超声波椭圆振动加工技术的发展方向提出了一些建议。     

硬脆材料的磨粒加工仿真技术

单晶硅等硬脆材料具有高硬度、低断裂韧性等特性,属于难加工材料,其加工表面易产生微裂纹、亚表面损伤层等缺陷。影响硬脆材料磨粒加工过程的因素复杂,一般用仿真技术来研究磨粒加工硬脆材料的去除机理等。本文概述了硬脆材料磨粒加工相关研究中广泛应用的网格法、无网格法以及网格与无网格结合方法,对比分析各仿真方法的特点及存在的局限性并提出未来的研究方向。      

精密微小孔加工技术进展

介绍了国内外精密微小孔加工技术的现状、应用和发展方向,并列举了多种加工方法,包括传统机械加工、特种加工和复合加工。重点介绍了特种加工技术在精密微小孔加工中的应用,由于其加工精度高、生产成本低、应用范围广,特别适合于加工硬脆等难加工材料,因而是精密微小孔加工的发展方向。同时,还针对不同微小孔加工方法中的不足,介绍了相应的解决办法。     

超声波加工工艺的材料去除率建模及试验研究

对硬脆材料的超声波加工工艺进行了研究,分析了材料去除机理,建立了材料去除率数学模型,给出了材料去除率与各工艺参数之间的关系。通过对玻璃进行超声波加工试验,进一步验证了该模型的正确性。     

超声加工技术研究进展

超声加工技术依靠瞬时高频振动撞击对工件断续加工,具有极强切削能力的同时,具有较小的宏观切削力,主要用于硬脆材料的精密加工,能提高加工精度和表面质量。首先,阐明了超声加工技术的基本原理及其基本应用范围。其次,综述了超声辅助切削加工技术的研究进展,着重论述了超声辅助铣削净切削时间模型的建立以及模型正确性验证,总结了加工参数对刀具运动轨迹、工件表面质量的影响,阐明了椭圆振动切削能有效抑制切削颤振带来不利影响的原因;探讨了超声辅助磨削技术在加工非金属和金属材料时,对表面质量以及工件表面温度分布的影响;综述了超声辅助钻削技术的切削力和进给速度与普通钻削参数的比较。再者,介绍了超声波加工技术的新发展方向,包括三维椭圆超声振动切削技术、超声ELID复合磨削技术、超声EDM复合加工技术、超声辅助抛光的工作原理及最新研究趋势和能实现的试验效果。最后,总结了目前对超声加工技术及超声辅助或复合技术的研究。     

微细超声波加工脆塑模式判别标准的讨论

已有文献表明,通过适当调整加工参数,可对单晶硅100面进行微细超声波塑性加工,大大提高加工材料的表面质量。但传统判别脆塑性去除模式的方法主要是基于主观观测,并没有一个客观评价标准。通过研究发现,表面粗糙度Rpk可作为判别微细超声波加工单晶硅100面材料去除模式的客观评判标准,并通过实验得到了验证。     

旋转超声振动辅助电弧加工机床设计及实验

硬脆材料具有硬度大、脆性高等特点,使用传统方法对硬脆材料加工效率低。电弧加工产生的电流密度远大于电火花加工产生的电流密度,因此电弧加工相比电火花加工具有更高的加工效率。针对硬脆材料的特点,设计了一种旋转超声振动辅助电弧加工机床。机床采取‘C’型结构,由机床工作台和数控系统组成。设计机床工作台主要由X-Y-Z三坐标轴、超声旋转主轴、伺服电机、大理石工作台、立柱和工作液槽构成。数控系统由开关控制器、运动控制卡、伺服驱动器、脉冲电源、超声发生器、电脑工控机组成。最后,利用研制的实验机床,对不同厚度弹簧合金钢进行小孔实验。将小孔显微图形通过矩阵实验室软件进行小孔边缘检测和圆度计算。实验结果表明:超声振动辅助下加工的小孔质量更好,边缘更加圆滑。     

旋转超声振动辅助电弧加工机床设计及实验（英文）

硬脆材料具有硬度大、脆性高等特点,使用传统方法对硬脆材料加工效率低。电弧加工产生的电流密度远大于电火花加工产生的电流密度,因此电弧加工相比电火花加工具有更高的加工效率。针对硬脆材料的特点,设计了一种旋转超声振动辅助电弧加工机床。机床采取‘C’型结构,由机床工作台和数控系统组成。设计机床工作台主要由X-Y-Z三坐标轴、超声旋转主轴、伺服电机、大理石工作台、立柱和工作液槽构成。数控系统由开关控制器、运动控制卡、伺服驱动器、脉冲电源、超声发生器、电脑工控机组成。最后,利用研制的实验机床,对不同厚度弹簧合金钢进行小孔实验。将小孔显微图形通过矩阵实验室软件进行小孔边缘检测和圆度计算。实验结果表明:超声振动辅助下加工的小孔质量更好,边缘更加圆滑。     

金刚石钻磨头超声振动钻磨硬脆材料表面质量的试验研究

硬脆材料以其优良的性能在生产实践中得到了广泛应用，但其低塑性、易脆性及不导电性等使得加工十分困难，尤其是超精密表面制作更加困难。为此，本文将超声振动引入普通钻磨中，介绍了超声振动切削原理，通过超声与普通两种方式下的表面粗糙度试验和微观形貌观察得出以下结沦：1）不同加工参数时，超声振动钻磨时的工件表面粗糙度值均低于普通钻磨时的表面粗糙度值；2）随着进给量、工件转速和输入功率的增加，超声和普通钻磨时的表面粗糙度均呈上升趋势；3）普通钻磨加工后孔壁表面有宽度和间距不均匀的沟槽，并且沟槽较宽，而超声钻磨加工后表面沟槽（划痕）较浅且均匀。     

电火花加工微孔深径比的理论模型实验研究

为预测和提高电火花加工微孔的深径比,对描述该深径比的理论模型开展了进一步研究。在不同条件下加工50个微孔,采用罗曼诺夫斯基准则处理微孔加工数据,并应用误差传递公式分析各主要误差对该理论模型的影响,进一步表明了微孔深径比理论模型的有效性。     

Experimental studies on drilling tool load and machining quality of C/SiC composites in rotary ultrasonic machining

Carbon fiber reinforced silicon carbide matrix (C/SiC) composites have great potential in space applications because of their excellent properties such as low density, superior wear resistance and high temperature resistance. However, the use of C/SiC has been hindered seriously because of its poor machining characteristics. With an objective to improve the machining process of C/SiC composites, rotary ultrasonic machining (RUM) and conventional drilling (CD) tests with a diamond core drill were conducted. The effects of ultrasonic vibration on mechanical load and machining quality were studied by comparing the drilling force, torque, quality of holes exit and surface roughness of drilled holes between the two processes. The results showed that the drilling force and torque for RUM were reduced by 23% and 47.6%, respectively of those for CD. In addition, the reduction in drilling force and torque decreased gradually with increasing spindle speed, while they changed slightly with increasing feed rate. Under identical conditions, RUM gave better holes exit than CD. Moreover, because of the lower lamellar brittle fracture and pit originating from carbon fibers fracture, the roughness of surface of drilled holes obtained with RUM was lower than CD and the maximum reduction was 23%.     

EDM drilling of ultra-high aspect ratio micro holes with insulated tools

This work presents an innovative method for the Electrical Discharge Drilling of ultra-high aspect ratio (AR > 30) micro holes. It makes use of tools insulated on the sidewall by means of a coating. The concept is to promote the process stability of micro EDM deep drilling by preventing secondary sparks. The performance of standard and customized tools is compared and reviewed against the main criteria of shape quality, tool wear and machining time. Process capabilities are also defined for a given coating. Micro holes within 0.2 mm in diameter and aspect ratio (AR) up to about 120 could be obtained within 1 h. A micro punching die is also realized by combining this strategy with micro wire EDM.     

C/SiC复合材料微孔的电镀金刚石钻头钻削加工

用金刚石基本颗粒尺寸分别为20～30,36～54和63～75μm,直径在0.280～0.440 mm范围的6种电镀金刚石钻头,钻削三维针刺毡基C/SiC复合材料微孔,测试6种钻头的最佳加工工艺参数,分析工艺参数及金刚石基本颗粒尺寸、钻头直径等对微孔加工质量、加工效率的影响。结果表明：在相同钻削速度条件下,进给速度越低时,加工的微孔质量越好;钻头电镀的金刚石磨粒基本颗粒尺寸越大,其钻削效率越高;在6种钻头中,直径为0.300 mm的基体上电镀63～75μm的磨粒,直径为0.200 mm的基体上电镀36～54μm的磨粒,能够获得更优的钻孔性能。     

金和田青玉超声波振动深孔钻削试验研究

基于和田玉特殊的物理性能,采用金刚砂钻头和高速钢麻花钻在附加超声波振动和不附加超声波振动的条件下进行了和田青玉的钻削试验,在加工工件的刀具损坏、出口毛刺、孔表面微观质量3个方面进行对比分析,超声振动波钻削能获得更好的加工质量和效率,并能减少刀具的磨损和破坏,为和田玉精密加工提供了一种新的深孔加工工艺方法。     

Ultrasonic and electric discharge machining to deep and small hole on titanium alloy

Being a difficult-to-cut material, titanium alloy suffers poor machinability for most cutting process, let alone the drilling of small and deep holes using traditional machining methods. Although electric discharge machining (EDM) is suitable to handle titanium alloys, it is not ideal for small and deep holes due to titanium alloys’ low heating conductivity and high tenacity. This paper introduces ultrasonic vibration into micro-EDM and analyzes the effect of ultrasonic vibration on the EDM process. A four-axis EDM machine tool which combines ultrasonic and micro-EDM has been developed. A wire electric discharge grinding (WEDG) unit which can fabricate a micro-electrode on-line, as well as a measuring unit, is set up on this equipment. With a cylindrical tool electrode, made of hard carbide, which has high stiffness, a single-side notch was made along the electrode. Ultrasonic vibration is then introduced into the micro-EDM. Experiments have been carried out and results have shown that holes with a diameter of less than Ø0.2 mm and a depth/diameter ratio of more than 15 can be drilled steadily using this equipment and technology.     

进给量对超声振动钻削力的影响研究

在振动钻削加工原理的基础上建立了振动钻削过程中平均钻削力的数学模型,在超声轴向振动钻削试验装置上进行了0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢的普通钻削和振动钻削的钻削力测量试验,通过试验分析了进给量对钻削力和钻头磨损的影响规律。试验结果表明,振动钻削过程中的钻削力明显减小,钻削力曲线更加平缓;振动钻削过程中,随着钻头进给量的增大钻削力逐渐增大,钻头磨损加剧。     

钎焊金刚石磨粒钻钻削C/SiC陶瓷基复合材料孔时切屑对钻削过程的影响

钎焊金刚石磨粒钻适合钻削碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料孔,但大量切屑会对孔的钻削过程产生不利影响。为此,针对切屑排出过程,分析切屑形貌,研究钻削时切屑对轴向钻削力、孔加工质量、钻头磨损的影响。结果表明：切屑对轴向钻削力有影响,尤其钻削深孔时影响显著。切屑对孔进口的加工质量几乎没有影响,只表现为孔进口处的轻微崩边;切屑对孔出口的加工质量影响显著,可引起严重的纤维断裂、撕裂缺陷以及基体的大区域脱落。同时,切屑加剧钻头磨损,使钻头不仅出现崩刃、微裂纹等轻微磨损,而且还产生基体剥落、金刚石剥落等严重磨损行为。     

微细倒锥孔在线加工参数调控的电火花加工工艺

基于微细孔电火花加工中观测到的“腰鼓”现象,进行了微细倒锥孔的在线加工参数调控电火花加工工艺的研究.实验研究了开路电压、进给深度、变压深度、放电电容等加工参数对微孔加工孔形的影响.通过对工艺参数的优化选择,加工得到出入口直径平均相差18.6 μm、锥度为1.16°的倒锥孔,可用于柴油发动机倒锥喷孔的加工.进一步实验了工...