SiCp/Al复合材料旋转超声辅助磨削的试验研究

铝基碳化硅颗粒增强复合材料(SiCp/Al)有许多优异的特性,但其加工非常困难,限制了该种材料在工程中的应用。旋转超声辅助磨削加工非常适合中、高体分SiCp/Al复合材料的加工。针对增强体体积分数45%、增强颗粒尺寸3μm、基体材料A12的SiCp/Al复合材料进行了实验研究,分析了加工表面形貌、表面粗糙度和切削力随切削参数的变化规律。实验结果表明,工件加工表面质量较高,表面粗糙度Ra值在0.131~0.340μm之间;切削过程平稳,轴向切削力Fz值在23.33~51.31N。     

高体积分数SiCp/Al复合材料高速铣削力影响因素研究

通过PCD刀具高速铣削高体积分数SiCp/Al复合材料试验,研究了铣削速度、进给量、铣削深度和铣削宽度对三向铣削分力的影响,并进行了SiCp/Al复合材料基体材料的铣削力对比.研究结果表明,进给量和铣削深度对三向铣削分力的影响较大,而铣削速度和铣削宽度对三向铣削分力的影响较小,并且SiC颗粒增加了材料的强度,使三向铣削分力数值增大.在只考虑控制铣削力大小的情况下应选取适中的铣削参数,如铣削速度、较大的铣削宽度和较小的进给量及铣削深度.     

高体积分数SiCp/Al复合材料小孔钻削的试验研究

碳化硅颗粒增强铝基(SiC_p/Al)复合材料由于其优异的物理机械性能,在航空航天、汽车和电子封装等行业具有巨大的应用潜力。但SiC_p/Al复合材料可切削加工性差,切削时刀具磨损剧烈,加工表面质量难以满足生产要求,其推广应用受到了极大的限制。随着SiC_p/Al复合材料在高速车削、高速铣削、窄槽铣削等方面不断获得技术突破,小直径孔的钻削和螺纹加工技术成为产品研制和生产中的瓶颈。针对高体积分数SiC_p/Al复合材料2mm直径小孔钻削开展试验研究,采用金刚石涂层硬质合金钻头和啄钻工艺方法,研究钻削力、刀具磨损和钻孔质量,对比了干湿两种啄钻方法对钻削工艺的影响。     

SiCp/Al复合材料磨削力实验分析

在高精密平面磨床上,使用金刚石砂轮磨削SiCp/Al复合材料,通过PCI-1712高速数据采集卡采集实验数据.在Matlab软件里,通过对不同磨削参数下的信号进行时域和小波分析,得出在砂轮速度一定时,进给速度对磨削力和磨削力比的影响最大,磨削深度次之,实验结果表明:随着进给速度和磨削深度的增大、磨削力增大,磨削力比减小。     

超精密切削SiCp/Al复合材料力学性能仿真

研究了超精密切削加工SiC_p/Al复合材料的力学性能,运用ABAQUS有限元软件建立三维有限元模型,分析刀具前角和切削速度对切削力的影响。仿真和数据分析表明:平均主切削力随切削速度的增大而增大,随刀具前角的增大而减小;由于SiC颗粒的存在,切削时应力过大容易加快刀具磨损。     

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。     

不同体积分数的SiCp/Al复合材料回转体薄壁件模态分析

运用ANSYS软件对不同体积分数的SiCp/Al复合材料薄壁圆柱壳进行模态分析,得出了工件前20阶固有频率及各阶振型,研究了不同体积分数对工件固有频率的影响。结果表明:SiCp/Al复合材料薄壁圆柱壳各阶固有频率均较高,随着SiC体积分数的增加,各阶固有频率总体呈上升趋势,1阶和3阶固有频率随着体积分数的增加上升的趋势不太明显。该分析结果可为SiCp/Al复合材料薄壁圆柱壳零件的结构设计及切削参数的选择提供理论依据。     

SiCp/Al复合材料铣削加工工艺参数的优化实验研究

SiC颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al复合材料)因具有优良的力学性能而在航天航空、汽车等领域应用广泛.现采用硬质合金立铣刀在五轴联动加工中心对SiCp/Al复合材料进行铣削加工,通过正交试验,分析了主轴转速、进给量、切削深度对铣削力、表面粗糙度的影响;从材料去除率、加工表面质量等方面考虑,得到了所选参数范围内较优的铣削加工工艺参数组合:主轴转速5000 r/min,切削深度1 mm,进给量0.02 mm/z.     

高速铣削高体积分数SiCp/Al复合材料表面形貌及切屑机制的研究

为了研究高体积分数SiCp/Al复合材料的切削机理及工件表面形貌,采用PCD刀具对干式切削和水溶性冷却液浇注冷却的湿式切削两种切削条件下的高速铣削进行了研究。结果表明,在对颗粒尺寸大、体积分数高的SiCp/Al复合材料进行高速铣削时,干式切削无论是在工件已加工表面形貌和微观结构,还是在切屑形成及形貌上,都好于湿式切削。两种切削条件下均可获得较理想的表面粗糙度。     

基于图像处理的高体积分数SiCp/Al复合材料ELID磨削表面质量评价

对ELID磨削实验条件下的高体积分数SiC_p/Al复合材料工件表面进行了研究,通过扫描电镜(SEM)获取ELID磨削表面的形貌照片并进行观测,采用MATLAB软件对不同工件移动速度和不同磨削深度下的表面SEM照片进行灰度化、增强对比度、提取缺陷形状、降噪滤波以及将缺陷与平坦表面分割生成二值图像等处理,再通过ImageJ软件对图像中的缺陷进一步处理以获取相关数据,由此实现加工表面质量图像评价。结果表明：随着工件移动速度的增大,表面总体破坏程度变大,但大缺陷凹坑的尺寸变化不大,且凹坑数量在增加,所以表面质量变差;随着磨削深度的增加,表面总体破坏程度、大缺陷凹坑的尺寸和数量均在增加,表面质量变差。综上所述,高体积分数SiC_p/Al复合材料ELID磨削表面质量在较低工件移动速度和较小磨削深度下最好。     

Face Grinding Surface Quality of High Volume Fraction SiCp/Al Composite Materials

The existing research on SiCp/Al composite machining mainly focuses on the machining parameters or surface morphology.However,the surface quality of SiCp/Al composites with a high volume fraction has not been extensively studied.In this study,32 SiCp/Al specimens with a high volume fraction were prepared and their machining parame-ters measured.The surface quality of the specimens was then tested and the effect of the grinding parameters on the surface quality was analyzed.The grinding quality of the composite specimens was comprehensively analyzed taking the grinding force,friction coefficient,and roughness parameters as the evaluation standards.The best grinding parameters were obtained by analyzing the surface morphology.The results show that,a higher spindle speed should be chosen to obtain a better surface quality.The final surface quality is related to the friction coefficient,surface roughness,and fragmentation degree as well as the quantity and distribution of the defects.Lower feeding amount,lower grinding depth and appropriately higher spindle speed should be chosen to obtain better surface quality.Lower feeding amount,higher grinding depth and spindle speed should be chosen to balance grind efficiently and surface quality.This study proposes a systematic evaluation method,which can be used to guide the machining of SiCp/Al composites with a high volume fraction.     

正交切削SiC_p/Al复合材料的切削力分析

通过PCD刀具对SiC_p/Al复合材料的正交切削试验,分析了切削用量、铝基体材料、颗粒体分比和颗粒尺寸对切削力大小和波动以及切屑形态的影响。结果表明:对于中高体分比的SiC_p/Al复合材料,其切削速度与基体材料对切削力影响不大,切削力随进给量增大呈线性关系增长,随颗粒尺寸增大切削力下降,且颗粒体分比越大,下降幅度越大;切削力波动与刀—屑接触区颗粒数量有关,随颗粒尺寸增大切削力波动减小,随进给量和切削速度增大切削力波动增大;进给量一定时,在高的切削速度和低的颗粒体分比下,SiC_p/Al复合材料易形成卷曲状切屑,且随着进给量增大,切屑卷曲半径增大。     

单颗磨粒超声ELID复合磨削试验研究

基于超声ELID复合磨削的运动特性建立简单的超声ELID复合磨削模型,并对砂轮表面的磨粒在内圆磨削过程中的运动特性进行了系统分析。根据磨粒的运动特点建立了单颗磨粒运动轨迹的数学表达式,并应用MATLAB软件建立了单颗磨粒运动轨迹模型,重点分析了单颗磨粒运动轨迹在内圆磨削过程中对工件材料去除率及工件表面质量的影响。采用对比试验加以分析,对Zr O2陶瓷分别进行了超声ELID复合磨削和普通ELID磨削,试验结果表明超声ELID复合磨削较普通ELID磨削具有更高的加工效率和良好的表面质量。     

硬质合金ELID镜面磨削的试验研究

硬质合金具有硬度高、强度好、耐腐蚀和耐磨损的特点,采用传统方法难以满足精密及超精密加工的技术要求,而且工序多、效率低、成本高。本文采用在线电解修整（ELID）技术对硬质合金进行精密镜面加工。通过试验,分析了磨削深度、电极间隙、占空比、电解电压对硬质合金表面粗糙度的影响规律,并得到了优化的EI。ID磨削工艺参数。使用优化后的ELID磨削工艺参数加工硬质合金材料可获得较低的表面粗糙度。     

金刚石磨头刀具磨铣加工对高体份SiCp/Al复合材料加工表面质量的影响

针对高体份SiCp／Al复合材料,采用佥刚石磨头刀具磨铣切削的加工方法,研究了高速磨铣加工中机床主轴转速、工件进给速度及背吃刀量对材料加工表面形貌损伤以及表面粗糙度的影响规律。研究表明,机床主轴转速的提高、工件进给速度的减小都能够减小材料表面形貌的损伤情况,改善加工表面粗糙度质量：背吃刀量的改变对材料表面形貌损伤以及表面粗糙度的影响不大。     

轴承套圈ELID磨削参数研究

采用在线电解(ELID)磨削技术对轴承套圈进行精密磨削实验,研究了在相同的磨削时间内不同导电率的磨削液对工件表面粗糙度的影响规律,以及同一导电率的磨削液随着磨削时间变化对工件表面粗糙度的影响规律,利用正交试验法对轴承套圈的工艺参数进行优化设计,试验结果表明,当磨削液导电率在合理的范围内时,磨削液的导电率越大,工件的表面粗糙度就越小,对于同一导电率的磨削液,随着磨削时间的增加,工件表面粗糙度呈现小幅度的增大,利用正交试验优化得出的方案提高了轴承套圈的加工精度。     

在线电解修锐(ELID)磨削液的成膜特性实验研究

ELID技术是金属结合剂超硬磨料砂轮修锐的一种重要方法，ELID磨削液的选择是否合理将直接影响修锐的质量和效率。磨削液成份种类的选择以及它们之间的配比关系对砂轮表面氧化膜的生成速度、硬度、致密性、粘附性、以及绝缘性等方面都有很大的影响。本文针对青铜结合剂金刚石砂轮，对几组不同配比关系的磨削液进行了电解及成膜能力实验，通过观察电解过程电流的变化规律以及电解后阳极表面生成氧化膜的质量，较准确地对磨削液的成膜特性进行了评定，确定了磨削液配比优化方案，为青铜结合剂金刚石砂轮ELID磨削的实现奠定了理论与实验基础。     

硬质合金的ELID磨削试验研究

将ELID磨削方法应用于硬质合金的精密加工,通过试验研究ELID磨削中电解参数对加工表面的影响规律,找到了在一定条件下优化的电解参数。     

高体积分数SiCp/Al材料铣磨加工参数优化研究

针对铣削加工具有薄壁或深腔特征的高体积分数SiCp/Al结构件时工件边棱处出现的崩边现象,使用铣磨加工SiCp/Al复合材料的方法,通过田口实验设计对高体积分数SiCp/Al进行加工实验,研究了不同的铣磨工具类型和加工参数对铣磨力和表面粗糙度的影响规律,并对实验结果进行了主效应和方差分析。表明使用120#的烧结金属金刚石铣磨工具加工SiCp/Al时获得的铣磨力最大;使用120#的不开槽电镀金刚石铣磨工具加工时获得的表面粗糙度最大。最佳的铣磨力参数组合为使用开槽电镀120#的铣磨工具在加工参数在主轴转速n=6000r/min,进给速度v_f=50 mm/min,径向切深a_e=0.01mm;使用金属结合剂120#的铣磨工具在加工参数为主轴速转n=12000r/min,进给速度v_f=100mm/min和径向切深a_e=0.01mm下获得较小表面粗糙度值。