微细铣削机床系统构建及微小型零件加工实验研究

研制了一台由直线电机运动平台、高速空气静压轴承电主轴和DMC-1842运动控制卡组成的三轴联动微细铣削机床,构建了基于IPC机和Windows操作系统的并行双CPU数控系统。以C#为开发语言,采用模块化设计方法开发了微细铣削控制软件,并设计了合理的人机界面。在三轴联动微细铣床上进行了微小型零件的加工实验,验证微细铣床数控系统的性能。结果证明数控系统的软硬件设计方案可以满足微细铣床加工的要求,验证了微细铣削加工技术的可行性和实用性。     

超精密微细铣削加工技术

介绍了日本ＦＡＮＵＣ公司和电气通信大学研究的一种新的微细加工系统──车床型超精密铣床，这台铣床具有无摩擦伺服系统和用于微细加工的ＣＡＤ／ＣＡＭ系统，最小数控分辨率为１ｎｍ，实现了自由曲面微细切削加工。在对直径为１ｍｍ、高度差为３Ｏμｍ的复杂曲面进行的微细铣削加工中获得了ＲｚＯ．０５８μｍ的表面粗糙度。     

氧化锆陶瓷微细铣削工艺参数实验研究

微小型化技术已经形成了全球化的发展趋势,并对多种应用领域产生了深刻的影响,尤其在武器装备和现代生物医学等领域.同时,氧化锆陶瓷材料由于其高硬度、绝缘的性能,被普遍应用于微型飞行器、微型发动机、微型机载设备、微传感器、微型机器人、微型卫星等领域.陶瓷材料由于其硬度高,难以采用常规硬质合金刀具进行铣削加工,且由于其不导电的...     

微细铣削切削力正交实验研究

在自行研制的三轴联动微细铣床上,选取典型微三维零件特征进行铣槽和侧铣两种工况正交铣削实验,对微细切削力进行测量和分析。深入研究了主轴转速、轴向切深、每齿进给量等工艺参数对微细切削力的影响规律,以优化加工参数,提高微铣削的加工效率和加工精度。     

PMMA微细铣削实验工艺研究

PMMA材料(聚甲基丙烯酸甲酯)具有低成本、生物相容性和光学特性等优点,常用于制造聚合物微流体装置,通过微细铣削实验,结合最小二乘法拟合,构建表面粗糙度的预测回归模型。以表面粗糙度值为判定依据,在所研发的三轴微细铣削机床上,通过在工件内侧和外侧下刀与顺逆铣相结合共六种不同的微细铣削方式,开展微细铣削工艺研究。研究表明,预测模型较为真实反映实验测量结果,当铣削方式一定时,从工件外侧下刀获得的表面粗糙度值比从工件内侧下刀获得的表面粗糙度值更小,顺逆铣混合时获得最小的表面粗糙度值,逆铣时表面粗糙度值最大。     

光学玻璃塑性域切削试验研究

对光学玻璃材料BK7进行压痕试验及超声振动变切深刻划试验.通过对BK7表面垂直加载不同的载荷,观察分析不同的载荷下材料表面的变形形式得到了材料分别发生塑性变形,脆塑转变,脆性破坏时的垂直载荷的范围和切削深度的范围.利用超声振动系统对试件进行变切深刻划试验,得到了材料由塑性切削到脆性破坏的连续变化过程的表面形貌.实验结果表明超声振动切削有效提高了临界切削深度.     

微细铣削氧化锆陶瓷铣削力特征分析

针对硬态氧化锆陶瓷的微细精密加工问题,采用金刚石涂层微铣刀进行了微细铣削试验。介绍了微细铣削陶瓷材料时加工区的几何特征,分析了可能产生单齿铣削的原因。通过测力仪记录了铣削力信号,对特征力信号进行了描述和分析,研究了铣削参数以及刀具磨损对铣削力大小的影响。结果表明,微细铣削陶瓷材料时,由于每齿进给量非常小,故铣削过程易产生单齿铣削现象;铣削力轴向分量Fz的值最大,随着每齿进给量的增大,Fz呈明显上升趋势;随铣削路程的增加,刀具磨损加剧,铣削力也随之增大,受刀具磨损影响产生一定波动,特别是Fz,其增加幅度明显大于Fx和Fy的增加幅度。     

微细铣削毛刺形成研究

微细铣削是在广泛材料范围内制造精密三维微小零件的一种柔性的、经济的加工方法,微细铣削的主要问题之一是有毛刺产生,对微细铣削过程中毛刺的形成及其影响因素进行实验研究与分析,得到微细铣削过程中各因素对毛刺形成影响的一般规律,在此基础上,通过合理地选择切削参数以及刀具路径规划,达到减小毛刺的目的。     

微径铣刀及微细铣削技术的研究进展

介绍了微径铣刀在制造工艺、刀具性能、刀具材料和涂层技术方面的研究进展;讨论了微细铣削技术在表面粗糙度及毛刺、切削力、刀具磨损及寿命等切削机理以及对微小零件加工能力的研究成果和发展前景。     

金刚石涂层微铣刀的铣削加工试验

为了掌握金刚石涂层对其铣削性能的影响,针对直径为50 μm级的硬质合金微铣刀,进行了金刚石涂层与未涂层硬质合金微铣刀具微槽铣削试验。通过使用线电极电火花磨削技术制备出直径为50 μm级的D形微铣刀,采用金刚石涂层和未涂层刀具在纯铜工件上开展微槽铣削工艺试验;使用白光干涉仪、超景深显微镜等仪器来观测微槽表面形貌、粗糙度等随铣削距离变化的规律,分析金刚石涂层对硬质合金微铣刀铣削加工质量的影响。结果表明：采用金刚石涂层刀具加工的微槽具有较少的毛刺,表面粗糙度值约为未涂层刀具铣削的粗糙度值的1/2,并且能够在一定距离内保持稳定的槽宽、粗糙度值和侧面形貌。     

铍材料精密电火花加工工艺研究

针对铍材料机械加工性能较差的缺点,进行了电火花精密加工工艺的探索;通过负极性和以较低放电能量的加工方式,突破了机械加工极限,得到了厚度为0.05mm左右的铍薄膜。     

微细铣削航空铝合金温度场试验研究

采用红外热像仪测量微细铣削加工航空铝合金材料中的切削温度。分析微刀具、工件及切屑的温度场分布规律;研究进给速度、主轴转速、背吃刀量对切削温度的影响。研究结果表明微细铣削加工中切削温度较低,最高切削温度出现在微刀具与工件的接触区域。进给速度对切削温度影响较大。该试验结果可用于微细铣削加工参数优化,也可为提高工件表面加工质量、合理设计与使用刀具提供理论依据。     

微细铣削加工刀具磨损数值模拟的研究

采用商业有限元DEFORM-3D软件,建立了三维微细铣削加工模型,利用该模型动态模拟了硬质合金微径铣刀铣削加工2A12工件时刀具的磨损变化形态。结果表明,与常规刀具磨损形态不同,微径铣刀的磨损主要发生在刀尖处,后刀面磨损形态为近似三角形。针对这一特点,提出利用后刀面刀尖处的最大磨损高度hmax判断微径铣刀磨损量的方法,研究铣削方式对刀具磨损量影响的变化规律。仿真结果可用于预测刀具磨损变化规律,为微细铣削加工参数的优化、微径铣刀的合理选用、设计及进一步有效控制刀具磨损提供研究手段。     

铁素体球墨铸铁中石墨的微观破坏机制

采用原位显微观察方法对拉伸及冲击截荷下的铁素体球墨铸铁中石墨损伤破坏机制进行研究,分析石墨球的形态、分布对裂纹萌生和扩展等微观机理的影响.结果表明:在拉伸载荷下当石墨球均匀分布且间距大于石墨平均尺寸时,石墨球与基体界面脱离,且石墨球内部产生径向裂纹或贯穿整个石墨的裂纹;当石墨球聚集分布且间距小于石墨平均尺寸时,石墨球与基体之间裂纹连接形成尺寸较大的裂纹.在冲击载荷下,石墨球存在"洋葱状"开裂及内部径向开裂等补充破坏机制.在拉伸和冲击载荷下不规则石墨球均存在明显层状撕裂现象;快速封闭的奥氏体壳可保持石墨球圆整且周围铁素体晶粒均匀分布;慢封闭的奥氏体壳导致石墨畸变,周围铁素体晶粒分布不均匀.     

毛刺形成中的韧性断裂条件及影响

在不同的切削条件下工件的棱边会形成毛刺与亏缺两种不同的形态。亏缺的形成同样影响着工件的精度与使用性能。基于Normalized CockroftLatham断裂准则建立了毛刺与亏缺形成的有限元热-力耦合模型,通过模拟结果分析,得出毛刺的形成主要由工件终端部材料的大塑性变形而产生,亏缺的形成主要由工件已加工面材料的大塑性变形造成的韧性断裂产生。并通过不同的切削条件模拟,得出了形成亏缺的界限条件。切削实验结果表明:模拟结果中的界限条件与实验结果接近。毛刺、亏缺形成有限元模型的建立为进一步深入研究其形成机理提供了一条有效的途径,其模拟结果为工件棱边质量的控制提供参考。     

QBe2铍青铜簧片的时效及检验工艺研究

为了解决1种铍青铜簧片弹性不合格的问题,首先对其热处理工艺和检验方法进行了审查,第二以4种不同的温度进行时效工艺对比试验,以3种不同的弯曲量对簧片进行弹性检测试验,最后,经计算机对热处理试验数据进行统计分析,找出了能使其弹性最好的较佳热处理工艺参数和合理的检验弯曲量。试验结果还表明,铍青铜簧片应有较高的硬度,但弹性与硬度并不呈线性关系,这种簧片不宜以硬度检验代替弹性检验。     

高速微铣削铝合金表面粗糙度的多指标正交试验研究

利用小型高速精密微铣削机床在6061铝合金表面加工微沟槽结构,对加工后的试件表面质量进行研究,以试件表面粗糙度Ra、Rz值为衡量指标,利用正交试验方法分析主轴转速、刀具悬伸量、进给量和轴向切深等因素对表面质量的影响。试验结果表明：试件表面粗糙度值整体变化趋势从大到小依次为中线区、顺铣区、逆铣区。主轴转速对表面粗糙度影响最显著,而其他因素随着表面质量要求的不同有所变化。综合考虑表面质量要求,最优组合为:刀具悬伸量为18mm,轴向切深为10μm,进给量为30mm/min,主轴转速为48 000r/min时,试件表面粗糙度最小,此时表面粗糙度Ra值为0.075μm,表面粗糙度Rz值为0.579μm。     

铍青铜簧片的热处理变形控制

铍青铜簧片类弹性弯曲零件热处理时效后,产生翘曲、扭曲、变形等热处理质量问题.通过分析铍青铜簧片原材料状态、机械制造成形应力和时效过程中的应力转变,研究其翘曲、扭曲、变形机理.根据铍青铜的时效特性进行相应的热处理工艺试验,通过手工校正、装模时效等方法得出铍青铜簧片弯曲角度与时效变形之间的对应关系.最后提出了新的工艺方法,将簧片弯曲角度手工校正到特定角度后装模时效,有效控制了铍青铜簧片热处理时效变形,极大提高了零件合格率.     

铍材激光钎焊温度场和应力场的数值模拟

在综合考虑激光钎焊熔池表面形状和几何参数的基础上,建立了适合于铍材激光钎焊的表面双椭圆热源分布模型;通过对数值模拟与试验获得的熔深、熔宽等参数的对比,可知计算结果与试验结果吻合较好,说明双椭圆表面热源模型能够较好地模拟铍环钎焊.通过对焊接加热和冷却过程中铍环焊缝附近应力状态变化的比较,发现凝固过程中最大轴向拉应力和最大环向拉应力均位于焊缝中心,这正是焊缝中心较易形成凝固裂纹的主要原因.