PCD刀具电火花线切割磨削机床的研制

研制了用于加工聚晶金刚石(PCD)刀具的电火花线切割磨削机床,完成了机床总体方案、各运动进给轴及单向走丝系统的机械结构设计。机床具有较高的位置精度和表面粗糙度,可广泛应用于各种复杂形状的PCD刀具制作,具有以割代磨的技术特点。     

超声振动辅助磨削-脉冲放电复合加工放电状态检测系统

在分析了超声振动辅助磨削-脉冲放电复合加工的放电状态基础上,利用电阻分压对间隙电压进行采样,并选用C8051F340芯片进行数据处理,应用芯片内部可编程电压比较器对间隙电压进行比较,然后将数据通过USB口传送给上位机.试验结果表明,检测系统工作正常,性能良好,能满足使用要求.     

Material Removal Rate,Kerf, and Surface Roughness of Tungsten Carbide Machined with Wire Electrical Discharge Machining

In this article, the effects of varying seven different machining parameters in addition to varying the material thickness on the machining responses such as material removal rate, kerf, and surface roughness of tungsten carbide samples machined by wire electrical discharge machining (WEDM) were investigated. The design of experiments was based on a Taguchi orthogonal design with 8 control factors with three levels each, requiring a set of 27 experiments that were repeated three times. ANOVA was carried out after obtaining the responses to determine the significant factors. The work piece thickness was expected to have a major effect on the material removal rate but showed to be significant in the case of surface roughness only. Finally, optimization of the machining responses was carried out and models for the material removal rate, kerf, and surface roughness were created. The models were validated through confirmation experiments that showed significant improvements in machining performance for all investigated machining outcomes.     

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。     

Modeling of Electrical Discharge Machining Process Using Conventional Regression Analysis and Genetic Algorithms

An attempt was made to model input-output relationships of an electrical discharge machining process based on the experimental data (collected according to a central composite design) using multiple regression analysis. Three input parameters, such as peak current, pulse-on-time and pulse-duty-factor, and two outputs, namely, material removal rate (MRR) and surface roughness (SR) had been considered for the said modeling. The value of regression coefficient was determined for each model. The performances of the developed models were tested with the help of some test cases collected through the real experiments and were found to be satisfactory. It had been posed as an optimization problem and solved using a genetic algorithm to determine the set(s) of optimal parameters for ensuring the maximum MRR and minimum SR. It was also formulated as a multi-objective optimization problem and a Pareto-optimal front of solutions had been obtained.     

工作液对线电极电火花磨削陶瓷表面性能的影响

利用扫描电镜观察、比较碳化硼陶瓷加工表面弹性性能及加工表面变质层.采用不同工作液用线电极电火花放电磨削方法加工工件,得出采用添加铝粉的工作液加工所得工件表面力学性能较好.     

电火花加工NdFeB材料的表面性能

为在NdFeB材料成型加工的同时实现其表面改性,研究了电火花加工对钕铁硼材料的影响。利用电火花成型加工技术,在不同电参数下,用紫铜电极对钕铁硼材料在绝缘介质中进行负极性加工。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等分析了材料的表面层成分、表面形貌及组织结构。通过显微硬度分析及盐雾试验,测试了材料表面硬度和耐蚀性能。结果显示:在大脉冲宽度24μs、小峰值电流5.6A下,电火花加工材料的表面质量较好。在其他参数相同的条件下,峰值电流从25.6A增大到50A,脉冲宽度从4.2μs增大到13μs时,时,硬度最大值均超过900HV0.3,比基体高出近300HV0.3。盐雾试验中加工前后材料开始出现斑点的时间差为20h,耐腐蚀性能明显发生变化。电火花加工后的钕铁硼材料表面组织中晶粒尺寸减小,并存在非晶合金相。表层非晶合金使钕铁硼材料的硬度及耐腐蚀性能得到明显地改善。     

CAN总线在电火花成形加工中的应用

根据电火花成形机测控系统的工作原理及具体工艺要求,结合目前典型的测控系统结构,研究了基于CAN总线的多主结构分布控制,并研制了以嵌入式CPU、大规模可编程逻辑电路和PC机为主机的分布式测控系统.     

电火花磨削过程的计算机动态仿真及其软件开发

从运动学和几何学原理出发，对复杂的电火花磨削运动进行了分析，对电极上任意点相对于工件的运动轨迹进行了计算，并编制了相应的计算机动态仿真与轨迹模拟软件，以图形的形式显示了运动轨迹曲线，为进一步分析轨迹类型、提高加工效率、改善加工质量提供了理论依据。研究结果表明，在一定范围内，适当提高卡具的转速会降低工件加工后的平面度误差。     

电火花磨削非导电工程陶瓷实验研究

针对非导电工程陶瓷的加工难题,提出了双电极同步伺服电火花磨削新方法,并用不导电的Al2O3工程陶瓷进行了加工实验,研究了脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电压、峰值电流等电参数对材料去除率和表面粗糙度的影响规律,并进行了理论分析.实验结果表明,在实验加工的范围内,脉冲宽度的增加、峰值电压的升高、峰值电流的增大、脉冲间隔的降低都能使材料去除率升高,而对表面粗糙度的影响则不尽相同.     

刀具表面状态对电工钢板剪切断面完整性的影响

目的研究电工钢板材精密剪切加工过程中,刀具表面粗糙度与润滑条件对剪切断面完整性的影响。方法使用不同表面粗糙度的刀具,分别在干切和润滑下对0.5mm厚的无取向电工钢进行剪切加工实验,使用MahrXT20粗糙度轮廓仪检测刀具表面粗糙度,使用Kistler三向测力仪测量剪切过程中的三向力,使用Keyence超景深显微镜检测断面形貌和截面轮廓,使用维氏显微硬度计测试剪切边缘硬度分布,使用有限元方法计算刀具表面粗糙度和润滑油膜对刀具-工件表面接触面积和摩擦力的影响。结果干切条件下,刀具表面粗糙度Rα值越大,剪切力越大,剪切边缘加工硬化越大,剪切断面完整性越差。润滑条件下,随刀具表面粗糙度Rα值的增加,剪切断面完整性先变好后变差,且加工硬化与剪切力都呈现出先减小后增加的趋势。刀具表面粗糙度Rα值较小或较大时,加注润滑剂难以改善加工效果,甚至产生负面影响。板材与刀具接触界面润滑条件下,刀具表面粗糙度Rα=0.2μm时有最优加工效果,相对干切条件,其光亮带高度和表面完整性分别增加16.9%和4.3%,塌角高度、硬化层相对深度以及F_y和F_z分别减少15.4%、28.1%、26.9%和7.1%。结论刀具表面粗糙度Rα增大,工件材料的附加微观变形增大,造成剪切断面完整性恶化;当刀具表面粗糙度合适时,添加润滑剂,可以在接触界面形成连续油膜,显著减少刀具与板材间固体接触面积和摩擦力,提高剪切断面完整性。工业生产中,刀具会逐渐磨损,导致表面粗糙度增大,故必须关注刀具表面粗糙度对剪切断面完整性的影响,并注重与润滑油的配合。     

WC涂层球面电火花机械磨削复合加工技术研究

为保证耐磨球阀在恶劣的工作环境中具有较长的寿命,其内芯球体表面通常会喷涂合金材料,从而使其具有耐高温、耐高压、耐磨损等特性,也因此导致采用传统机械磨削方式对其加工时效率低下。针对该问题,提出了电火花机械磨削复合加工方法,阐述了其加工机理。通过实验分析了电火花机械磨削复合加工过程的工艺参数与加工效果之间的关系,结果表明:峰值电流、电压、脉冲宽度等参数对复合加工过程的工艺结果具有较明显的影响。     

不同介质中电火花修整金属基金刚石砂轮的研究

用电火花方法修整金属基金刚石砂轮时,不同的放电介质对修整过程有不同的影响,考虑到电火花在线修整金刚石砂轮对加工介质的特殊要求,文章比较和研究了压缩空气、水雾气、雾状乳化油3种放电介质对修整过程的影响.试验中用VH-1000三维数字显微镜对修整后的砂轮形貌进行了分析,同时比较了修整效率,用表面粗糙度仪测量了不同放电介质修整后的金刚石砂轮磨削工件后的表面粗糙度.试验结果表明:压缩空气为介质的修整速度最慢,表面质量最差;雾状乳化油为介质的修整效率及效果最好;水雾气为介质的修整效率与效果接近雾状乳化油.     

航空齿轮钢强化工艺与表面完整性关联规律研究

目的 探究不同加工工艺与表面完整性的关联规律。方法 对渗碳航空齿轮钢AISI9310 进行常规喷丸、二次喷丸、微粒喷丸、滚磨光整、喷丸光整等齿轮高表面完整性强化加工工艺处理,使用白光干涉仪、X射线衍射应力仪和显微硬度计对不同工艺状态下的试件进行表面形貌、表面粗糙度、残余应力和显微硬度等表面完整性表征。结果 喷丸能使得航空齿轮钢的表面粗糙度Sa值由磨削状态的0.68 μm增加到0.96 μm,而光整处理后,Sa下降到0.2 μm以下;微粒喷丸使表面残余压应力提升到–1 300 MPa,相比于常规喷丸和磨削状态,其幅值分别增加了450、800 MPa;滚磨光整使得表面残余压应力幅值进一步增加到1 400 MPa以上;二次喷丸及喷丸光整能显著提升表面硬度,相比磨削状态的645HV分别提升到718HV、721HV。 结论 二次喷丸、微粒喷丸、光整等工艺通过影响齿轮表面粗糙度、残余应力、硬度梯度等表面完整性参数,从而影响润滑状态、受力状态、应力集中、失效风险等,直接影响齿轮的服役性能。     

绝缘陶瓷电火花磨削加工的研究

针对绝缘陶瓷的磨削加工问题，提出了基于绝缘陶瓷辅助电火花加工原理的绝缘陶瓷电火花磨削加工方法。介绍了绝缘陶瓷材料的电火花磨削加工原理，对绝缘陶瓷Si3N4进行了电火花磨削加工工艺试验，研究了电参数对绝缘陶瓷Si3N4电火花磨削加工速度的影响，进行了微细轴电火花磨削加工试验，加工出了直径1mm的Si3N4绝缘陶瓷微细轴。     

AISI316 不锈钢表面等离子渗硼及摩擦磨损性能的研究

目的改善AISI316不锈钢的摩擦磨损性能。方法采用双辉等离子合金化技术,以块状Fe B化合物作为源极材料,在AISI316不锈钢表面制备含硼改性层,对渗层组织、成分、相结构和显微硬度进行分析,并研究改性层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果经渗硼处理后,AISI316不锈钢表面形成了一层连续、致密、均匀的改性层,主要由Mo2B和Fe B相组成。改性层具有较高的硬度(964HV0.1),较基体硬度提高了约3倍,且耐磨性较基体有明显提高。结论通过在AISI316不锈钢表面制备渗硼改性层,可明显提高基体材料的硬度和摩擦磨损性能。     

17-4PH钢安装座线切割加工过程炸裂原因分析

同批17-4PH钢安装座在线切割加工过程中发生多起炸裂,炸裂起始位置基本相同。采用扫描电子显微镜、光学金相显微镜及工艺试验等手段,结合安装座的实际生产工艺流程,对其在线切割加工过程中发生炸裂的原因及性质进行判定和分析。结果表明:安装座在线切割加工过程中发生炸裂应与其内部残余应力较大有关;线切割破坏安装座残余应力的平衡状态,促使其内应力重新分配,致使在线切割割面尖端位置产生大于安装座的材料抗拉强度的附加拉应力,导致裂纹产生,迅速炸裂;安装座内部残余应力较大的原因是热处理产生的残余应力与机械切削加工产生的残余应力相互叠加;通过重新进行固溶处理能够改变或降低安装座原有的峰值残余应力的平衡状态分布,可以避免其在线切割加工过程中产生炸裂的现象。     

Cr12MoV钢模块线切割时开裂的失效分析

本文针对Cr12MoV钢模块线切割时产生的开裂失效进行了详细分析,得出模块热处理不当、加工工艺不合理和设计构造缺陷,尤其是热处理工艺是造成模块线切割过程中开裂的主要原因,进而提出了改进措施,获得了满意的结果.     

高速干式铣削马氏体不锈钢的表面质量与组织特性

目的研究高速干切削工艺对难加工材料加工表面质量的影响规律。方法在切削速度范围157~314 m/min内,依据析因试验设计方法,对马氏体不锈钢工件进行干切削条件下的端面铣削工艺试验,考查铣削加工表面粗糙度变化规律、表面微结构组织特征与维氏硬度分布曲线。结果由每齿进给量和铣削深度共同决定的切屑截面构形对马氏体不锈钢加工表面轮廓的形成机制有显著作用,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。结论为减小干式切削对加工表面层组织特征的影响,应优先选择大进给量、小切深的工艺参数组合。     

基于表面质量分析的聚晶金刚石刀具电火花放电磨削试验研究

以2、10μm两种粒度的聚晶金刚石作为研究对象,以工艺试验结合材料学测试作为分析手段,简单对比了盘状电极和线电极加工的表面质量,研究了金刚石粒度、电极极性、电极转速对精密电火花放电磨削聚晶金刚石的表面质量和材料去除率的影响.结果表明:采用负极性加工时,加工表面未出现多孔结构,表面质量好,放电蚀除无选择性;随着电极旋转线速度增加,聚晶金刚石材料的去除量也逐步增加,聚晶金刚石材料的表面粗糙度值先减少后增加;在电极线速度达80 m/min时,聚晶金刚石样件表面粗糙度值达到最小值,聚晶金刚石材料的去除量也趋于稳定.