振动辅助切削加工技术研究现状（英文）

随着精密与超精密加工技术的不断发展和成熟,将振动辅助切削技术应用到精密与超精密加工中去已成为发展的一个必然趋势。结合国内外研究人员的研究成果,介绍了超声振动辅助切削技术的基本原理,综述了超声振动辅助切削技术的优势以及研究现状。     

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。     

Research Progress of Diamond Tool Machining Technology for Ferrous MetalsEI北大核心CSCD

金刚石刀具是超精密加工最理想的刀具之一,但在黑色金属超精密加工领域“石墨化”导致刀具快速磨损,其应用极大地受到了限制。首先,针对金刚石刀具的磨损机理进行介绍。然后,综述金刚石刀具切削黑色金属的几种常见方法,如刀具表面改性、工件表面改性、低温辅助切削、超声振动辅助切削等,通过研究实例来分析各方法的应用效果和存在问题,并从技术层面分析影响金刚石刀具在黑色金属加工领域发展的关键因素。最后,对金刚石刀具切削黑色金属未来的发展趋势进行探讨。总结金刚石刀具在黑色金属领域的加工方法,分析加工黑色金属时抑制金刚石刀具磨损的核心技术,对黑色金属的精密超精密加工具有重要的引领和推动作用。     

一种用于精密振动切削的超声振子的设计与实验研究

精密超声振动切削是一种特种加工方法,对这种切削加工方法的研究工作在国内正处于快速发展阶段,为了能解决其中振动产生的问题并实现精密加工的要求,研制了用于精密数控车床上的超声振子,其中换能器采用压电夹心式结构,变幅杆采用复合式结构,其功能是产生满足切削加工要求的超声振动,并通过仿真与实验的方法验证了设计的变幅杆的性能满足切削加工的要求.最后,进行了精密切削实验,并进行了加入超声振动后与不加振动的车削工件表面粗糙度值的研究,得出超声车削出的工件表面质量优于普通车削.     

超声振动辅助铣削研究进展

超声振动辅助铣削是一种将超声振动以不同方式施加到刀具或者工件上从而实现振动切削的加工方式,相比传统铣削,可有效降低切削力和切削温度,改善加工表面质量,提高零件的使用性能。通过系统地介绍超声振动辅助铣削在工艺参数选择、加工材料匹配等方面的研究进展,总结了现有研究和应用中存在的问题及解决方案。综合了近年来对不同振动方式的超声振动辅助铣削的研究进展,并对未来研究和应用的发展趋势进行了展望。     

振动切削振幅对切削力影响的理论与实验研究

建立了振动切削中切削力的理论模型,研究了振动切削中振幅对切削力的影响机理,并通过数值模拟的方法,从理论上给出精密振动切削中振幅对切削力的影响规律.利用自行设计的超声振动切削系统进行了切削力随振幅的变化规律的实验研究.     

SiCf/SiC陶瓷基复合材料超声振动辅助切削试验研究

开展了SiCf/SiC陶瓷基复合材料的超声振动辅助切削试验研究,对比研究超声振动辅助切削及普通切削条件下切削参数对切削力的影响规律.结果表明:SiCf/SiC陶瓷基复合材料超声振动辅助切削时优选钎焊金刚石磨头,超声振动辅助切削相较于普通切削的切削力降低了10％～20％,主轴转速、进给速度、切削深度都会影响超声振动辅助切...     

基于纤维增强复合材料的超声振动辅助加工技术综述

纤维增强复合材料是一类使用范围不断扩大的具有优良机械性能的工程复合材料,但由于其具有各向异性及增强体纤维稳定的理化性能,使得传统金属加工方法很难对纤维增强复合材料进行高质量的加工,特别是对于以芳纶纤维等断裂伸长率较高的纤维为增强体的复合材料,存在较为严重的撕裂、毛刺和分层等加工缺陷。超声振动辅助加工是一种将超声振动附加在机械加工过程中的加工方式。超声振动的加入可使刀具与工件周期性接触,减小切削阻力,降低切削温度,可在一定程度上提高纤维增强复合材料加工的表面质量,减少加工缺陷。在介绍超声振动辅助技术的分类、系统组成和加工机理,及纤维复合材料表面质量、材料去除、加工机理和加工缺陷的基础上,从套料制孔、螺旋铣孔和轮廓铣削三类常见加工工艺方面,论述了针对纤维复合材料的超声振动辅助切削技术的国内外研究进展。基于纤维复合材料超声振动辅助切削技术的发展状况,从基础理论研究、材料表面改性和新加工工艺探索、超声振动加工系统的开发完善等方面,总结了现有研究和应用中的成果及普遍存在的问题,同时对未来研究的发展趋势做出了展望。     

超声波振动切削加工面和刀具磨损面的SEM分析

以电子显微技术对超声波振动车削加工表面和刀具磨损面进行了分析研究，从超声能量在振动切削过程中的作用，切削区域材料变形与位错及切屑分离方式，刀具磨损特点及磨损面模式等几方面对超声振动切削机制进行了探讨。     

超精密加工用金刚石工具的研发动态

使用高精度高刚性机床和锐利光滑切削刃的单晶金刚石切削工具的超精密切削加工作为被切削性良好的软质金属的稳定高效高精度加工技术已趋向成熟。特别是在非球面反射镜和发动机部件的精加工中正在全面地采用超精密切削加工。另外，Si和Ge等非金属材料的红外光学元件的加工和作为透镜，导光板等光学元件的模具Ni—P镀层的加工，虽存在工具磨耗大这一问题，但目前没有其它的有效加工技术，现仍采用这种加工技术。     

扭转超声辅助切削CFRP材料微观去除机理研究

目的 研究加工过程中碳纤维增强复合材料(CFRP)的破坏形式,提高CFRP的表面质量。方法 对扭转超声辅助切削CFRP的切削行为进行分解,建立扭转超声辅助切削CFRP理论模型,进行扭转超声辅助切削CFRP圆盘实验。实验后对切削力、表面粗糙度、表面凹坑特征等参数进行分析评定,并用超景深显微镜与SEM扫描电子显微镜对加工表面质量进行观察。结果 纤维切削力与表面粗糙度呈负相关关系,在粗糙度较大的凹坑区域,其径向力和切向力均相对较低。超声的附加使切削力数值高于该时刻平均水平,同时伴随着更大的能量,使纤维几乎来不及发生弯曲变形就被高能量的切削力瞬间剪断,与传统加工相比,纤维的断裂点和脱粘点之间的距离更小。在传统加工方式下,表面凹坑的平均宽度在50°附近达到最大值(652 μm),表面凹坑的平均深度最高超过30 μm,严重影响了装配精度;在超声加工方式下,凹坑的特征宽度和特征深度明显减小且波动幅度较小。结论 树脂-纤维的脱粘深度决定了表面凹坑的深度和宽度,在扭转超声振动加工方式下,纤维弯曲变形较小,可以有效抑制脱粘情况,纤维断裂形式以剪切断裂为主,而且纤维方向性也得到了抑制,有利于提升表面质量。为了避免CFRP加工中的损伤,可以从复合材料结合强度、CFRP铺层布局与加工工艺等方面着手。     

高新切割技术在我国造船业中的应用及发展趋势

回顾了数控切割技术在我国造船行业中的应用状况，并揭示了大力推广高新切割技术对船舶工业未来发展的重要意义。     

干式切削及其刀具技术

干切削作为一种新型的绿色制造技术,不仅能避免切削液对环境的污染,而且能大幅度降低产品的生产成本。文章介绍了干切削研究的国内外现状,对实现干切削的刀具技术进行了系统的阐述。     

Study of the effects of laser micro structuring on grinding of silicon nitride ceramics

A novel laser assisted grinding process is developed to increase the material removal rates in grinding Si₃N₄. Micro structuring of the workpiece surface by nano- and pico-second laser radiations prior to the grinding led to a reduction of up to 55% in the specific grinding energy while simultaneously a slightly improved ground surface quality could be achieved. Ablation mechanism of nano- and pico-second lasers and surface integrity of the ground samples are studied. The results of single grain scratch tests suggest that the reduced specific grinding energy through laser structuring of workpiece is mainly due to the induced lateral cracks.     

国内自动化热切割技术发展态势分析

概述了自动化热切割技术及其在国内的应用现状，并揭示了未来先进切割技术的发展趋势．     

数控火焰切割机切割质量的参数控制

影响数控火焰切割机切割质量的因素有氧气的纯度、预热火焰功率及时间、氧气压力、切割速度、割嘴到工件的距离等。通过对实验及现场实际切割参数的整理分析,得出切割质量的参数控制表,以供参考。     

等离子切割机直角切割工艺改善

采用等离子切割钢板时,由于等离子切割弧的形状不规则,在切割过程中等离子弧并不垂直于钢板表面,钢板上层先于下层被切割,直角零件常被切割成圆角零件,导致零件切割质量不合格。现对原有工艺进行改善,等割零件一次交检合格率提升至95%,减少了手工打磨时间,零件生产效率提高20%。     

PcBN刀具连续车削淬硬钢性能的研究

为了研究PcBN刀具在干式连续车削条件下刀具的性能,选用两种不同的PcBN刀具,在不同切削速度及不同工件硬度条件下,对淬硬钢进行车削试验。在此基础上,对刀具前、后刀面的显微形貌特征进行了观察,分析了刀具的失效机理。结果表明:切削速度对刀具的切削寿命影响很大,随着切削速度的增加刀具寿命几乎线性下降。硬度也是影响刀具切削寿命的重要因素之一,当v190 m/m in时,刀具切削硬度为(64±1)HRC工件的寿命比相同条件下切削硬度为(61±1)HRC工件的寿命下降约40%~60%。刀尖温度随着切削速度的增加不多,切屑温度要比刀尖温度高出许多。在本试验中,刀具的失效判据为崩刃或后刀面平均磨损超过0.3 mm。     

PCBN刀具干湿切削加工淬硬钢时的磨损对比

本文研究了在一定切削参数下干、湿式切削加工淬硬钢时四种PCBN刀具的刀具寿命、磨损形式和磨损机理。通过扫描电子显微镜观察不同切削行程下刀尖形貌和刀具后刀面磨损量,并对刀具前后刀面进行能谱分析。结果表明湿式切削时的后刀面磨损量小于干式切削,说明刀具湿切比干切时具有较好的性能;PCBN刀具的磨损形式有前刀面磨损、后刀面磨损,其中前刀面磨损的表现形式为月牙洼磨损,磨损机理为机械磨损、氧化磨损和黏结剂磨损,而后刀面磨损机理有机械磨损、氧化磨损、黏结剂磨损和扩散磨损等;同时还发现CBN含量下降,刀具的后刀面磨损量也有下降趋势,即刀具的切削寿命有延长趋势。