超声振动辅助铣削加工实验研究

通过实验研究了超声振动辅助铣削加工参数和振动参数对切削力与表面粗糙度的影响。在工件上施加沿进给方向的高频率、小振幅的超声振动。通过切削轨迹研究了超声振动切削的瞬时切削厚度,进而分析了切削力。以主轴转速、每齿进给量和振幅为参数,设计了一系列超声振动辅助铣削加工实验,并利用方差分析方法研究了各参数对切削力影响的显著性。研究结果表明:与未施加超声振动相比,施加超声振动后的切削力明显降低;超声振动铣削加工时对切削力的影响程度由大到小依次为振幅、主轴转速、每齿进给量;在特定的参数下,表面粗糙度也有所改善;表面形貌在同一振幅、不同进给量下存在明显差异。     

圆盘锯齿刀超声切削Nomex蜂窝芯力热分析

为探究Nomex蜂窝芯圆盘锯齿刀超声切削过程中切削参数与切削力热的映射关系,开展圆盘锯齿刀超声切削Nomex蜂窝芯复合材料仿真及试验研究,分析主轴转速、进给速度、切削宽度和切削深度对切削过程中切削力热的影响,建立了切削温度随进给速度、主轴转速的一次回归模型。结果表明:所建立仿真模型最大误差为11.2%,可有效预测切削力与切削温度;三向切削力随着切削宽度,切削深度,进给速度的增大而增大,随着主轴转速的增大而减小;进给速度与主轴转速对切削温度影响显著;实际加工中,应采用大切削深度与切削宽度增加切削效率,采用小进给速度和主轴转速以降低切削温度,减少刀具磨损。     

45钢超声振动钻削加工机理及其试验研究

通过超声振动加工技术对45钢进行钻削加工试验,研究超声振动加工技术的钻削机理、加工孔的表面微观形貌、切屑形态,以及超声振幅和主轴转速对加工孔表面粗糙度的影响规律。结果表明:在普通车床CA6140上利用超声振动发生器、换能器、变幅杆连接钻头对45钢进行钻削,可实现传统钻削加工与超声振动钻削加工的良好结合,有效改善孔内表面的形貌,降低表面粗糙度值,且切屑形态规整;同时,超声振幅控制在20μm最佳,主轴转速在320~400 r/min范围内的加工效果较好。     

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。     

超声振动辅助铣削加工钛合金表面摩擦磨损性能研究

目的研究超声振动辅助铣削加工钛合金表面形貌及摩擦磨损性能的优势。方法将0、6、12μm的超声振动振幅分别施加到铣削加工的进给方向加工TC4钛合金,得到不同加工参数条件下的表面形貌。用多功能扫描电子显微镜观察不同条件下的微观表面形貌,并且对不同表面的摩擦磨损性能进行了测试,分析了超声振动对表面摩擦磨损性能的影响。结果施加超声振动后,表面微观形貌与传统铣削加工存在较大区别。表面微观形貌不仅存在因进给速度产生的进给划痕,还存在一定规律的微观织构。摩擦磨损试验分析了干摩擦与润滑脂摩擦两种情况。干摩擦条件下,超声振动对摩擦系数的影响较明显,振幅为6μm时,摩擦系数有所减小;振幅为12μm时,摩擦系数有所增大。脂润滑条件下,摩擦系数变化较小。结论通过超声振动辅助铣削可以加工出具有一定微观形貌的表面织构,这些微织构的存在影响了加工表面的摩擦磨损性能,对于研究表面抗磨减阻性能有一定的作用。     

纵扭复合超声端面铣削表面微结构建模与试验研究

目的 对纵扭复合超声端面铣削加工表面微结构进行预测,以优化加工参数。方法 对纵扭复合超声端面铣削进行运动学分析,并在其基础上建立三维运动轨迹方程。对刀尖轨迹仿真,且研究该运动方式下的加工特性。通过对切削刃和工件离散化建立纵扭复合超声端面铣削表面微结构理论模型,并利用MATLAB进行三维表面仿真。对TC4钛合金进行超声振动切削试验。结果 理论仿真和切削试验结果均表明超声纵扭端面铣削时,随振幅的增加,由振动引起的表面微观结构特征愈加明显。扭纵幅值比增大时,加工表面微观结构凹坑效应弱化,At/Al=0.55时,加工表面呈条形片状微观结构。振动频率和主轴转速会影响表面微观结构单元的疏密程度。结论 加工表面微结构的生成与振动频率、振幅、扭纵复制比、切削速度等加工参数相关,铣削实验得到的加工表面变化趋势与表面理论模型吻合,该表面模型能够优化超声加工参数。     

铝蜂窝芯加工缺陷对蜂窝平压性能的影响

由于蜂窝芯结构的特殊性,在切削加工时容易产生各种加工缺陷,为研究铝蜂窝芯材料加工缺陷对于其力学性能的影响,对铝蜂窝芯在平面压缩载荷作用下的力学响应进行了研究.通过铝蜂窝芯铣削实验,得到了撕裂毛刺、压溃翻折、开裂脱胶等典型加工缺陷,同时建立了含有加工缺陷的蜂窝芯有限元模型,通过压缩实验验证了模型的可行性,分析了不同加工缺...     

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（ＳＥＭ）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。     

BTA深孔钻削过程中工件振动影响因素的研究

在BTA深孔钻削过程中,工件的振动是导致孔加工质量和精度降低的重要因素。通过实验和MATLAB拟合分析不同的切削参数(进给量f、切削速度v、主轴转速n)对工件振动的影响。分析结果表明,在深孔加工过程中,工件的中间位置振幅最大;随着进给量的和切削速度的增大,工件的振幅增大,振幅增大量先增大后减小;主轴转速的变化对工件的振动影响很小。合理的选择切削参数可以降低工件的振动。     

圆片刀超声切削蜂窝芯材料试验研究

为提高加工Nomex蜂窝芯材料的质量和效率,采用试验方法对超声切割时的切削力进行测量,研究其影响因素和变化规律,并对切削后蜂窝芯的表面进行观察。使用回归分析法分析不同振幅和切削深度下的切削力,推导切削力的经验公式。结果显示:切削力F_y,F_z与切削深度a_p,圆片刀底部边缘处振幅A呈指数关系。通过对比切削力拟合结果和试验数据,发现误差在10%内。切削后蜂窝芯表面平整、毛刺更少。      

和田青玉超声波深孔高速钢麻花钻钻削试验研究

基于和田玉特殊的物理性能,采用直径为2、1.5、1 mm的高速钢麻花钻,在其主轴转速为700、1500、1800r/min;进给量为3μm/r和5μm/r的情况下;分别进行附加超声波振动和不附加超声波振动加工试验;在钻削加工过程刀具磨损,扩孔量、孔内表面粗糙度三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,并能减少钻头的磨损和破坏,为和田玉精密加工提供了一种新的深孔加工工艺方法。     

超声振动复合研磨K9光学玻璃工艺研究

目的探究超声振动复合研磨对光学玻璃研磨可行性,通过响应面法寻求超声振动研磨最优的工艺参数组合。方法在传统研磨装置基础上,添加超声振动装置、蠕动泵、旋转工作台构成超声振动复合研磨装置。添加轴向超声高频振动提高研磨效率,添加旋转工作台提高研磨均匀性,添加蠕动泵便于循环和更新研磨液。利用响应面法优化超声振动复合研磨加工中的主轴转速、振动频率、加工间隙三个变量参数,并进行实验研究,可得出两两变量关联度,从而得出研磨中影响最大的因素。结果通过响应面优化后得到超声振动复合研磨最佳工艺参数为主轴转速1000 r/min、加工间隙0.4 mm、振动频率12 kHz,主轴转速和间隙参数对工件表面研磨加工的影响较大。经25 min研磨,无超声振动的传统研磨方法使表面粗糙度值Ra从0.3μm下降到0.1μm;增加超声振动复合研磨使表面粗糙度值Ra从0.3μm下降到0.04μm。结论经超声振动复合研磨后,光学玻璃表面存在的凹坑、凸起均得到了有效去除,表面粗糙度值下降快,表面形貌均匀、平整。     

纵扭复合超声振动铣削SiCp/Al表面质量研究

SiCp/Al复合材料具有优异的性能,在航天航空、光学行业、汽车工业等高科技领域得到了广泛应用,但它在塑性和硬度之间差距巨大,使得超精密加工显得非常困难。建立超声铣削动力学模型,采用单因素法检测分析了SiCp/Al复合材料在不同主轴转速、铣削速度和铣削深度下的表面粗糙度与表面形貌,建模仿真了纵扭复合超声振动刀刃铣削轨迹,得到了影响加工表面质量规律及机制。研究发现主轴转速为3000 r/min、铣削速度为180 m/min时,表面粗糙度值最小;材料表面质量随铣削深度的增加而下降。为SiCp/Al复合材料铣削加工提供了合理工艺参数,提高了加工效率,降低了刀具磨损,延长了刀具使用寿命。     

SiC颗粒增强铝基复合材料磨削中砂轮磨损与加工质量研究

颗粒增强铝基复合材料是一种典型的难加工材料。我们对电镀金刚石砂轮平面磨削加工SiC颗粒增强铝基复合材料的加工表面质量进行了实验研究。结果表明,在主轴转速为6000r／min、进给速度为300mm／min、磨削深度为0．05mm的条件下,走刀长度达到30m时砂轮直径磨损量为0．11mm,在实验所采用的加工参数条件下表面粗糙度达到Ra0．57—1．12μm,加工表面质量较高。文中还对电镀金刚石砂轮的磨损形式、磨损机理以及砂轮的修整进行了分析与介绍。     

铝蜂窝夹芯结构的数字成像检测研究

蜂窝夹芯结构常见缺陷有蒙皮与蜂窝芯脱粘、蜂窝芯变形、蜂窝芯节点开裂和蜂窝积水等,目前单一的无损检测方法还不能有效地解决蜂窝夹芯结构中的各种缺陷检测问题。针对铝蜂窝夹芯结构,首先制作了6种典型人工缺陷,利用射线DR(Digital Radiography)和计算机射线照相(Computed Radiography,CR)技术对夹杂、蜂窝芯变形、蜂窝芯格断裂、富胶等缺陷进行了数字射线成像检测,得到了高质量的缺陷数字检测图像,并进行了对比分析。针对蜂窝积水检测问题,采用射线DR技术进行了数字成像检测研究,表明积水量大小会影响图像灰度。对含有人工脱粘缺陷的铝蜂窝夹芯结构件,采用脉冲反射法对其粘接质量进行了超声C扫描成像检测研究,通过底波幅值成像得到了脱粘缺陷的超声C扫描数字图像。结果表明:数字射线成像和超声C扫描成像结合为蜂窝夹芯结构提供了一种数字化的无损检测方法。     

CVD金刚石刀具微铣削AA356铝合金的磨损分析

AA356铝合金已广泛应用于航空航天等领域,但其在微细加工过程中刀具磨损严重且相关机理尚不明晰.为揭示工艺参数对CVD金刚石刀具微铣削AA356铝合金的刀具磨损影响机制,基于正交试验和响应曲面法开展了微细加工试验,采用最小二乘法和粒子群优化算法建立刀具磨损的预测方程,分析刀具的磨损形貌和切削用量对刀具磨损的影响规律.结...     

车削材料对刀具振动特性影响的试验研究

采用两种试验方案分别对相同直径的铝棒和尼龙棒进行相同车削参数的车削试验,利用嵌入式振动信号分析仪及压电加速度传感器,拾取刀杆表面的振动信号,通过频域分析,得到了两种车削试验方案中各个振动信号最大自功率谱密度的均值ρ随车削参数的变化规律。研究表明:保持主轴转速及背吃刀量不变,随着进给速度的增加,车削铝棒时的均值ρ减少而车削尼龙棒时的均值ρ增大,使得较高进给速度下车削尼龙时的均值ρ反而高于车削铝棒。较低进给速度下,车削铝棒时刀具表面的振动比车削尼龙棒时的振动强烈,其均值ρ是车削尼龙棒时的4.02倍;保持进给速度及背吃刀量不变时,随着主轴转速的增加,相应于两种材料的车削振动均值ρ先增加后减少。转速少于700 r/min时,铝棒的ρ值增加缓慢,尼龙材料的ρ值迅速增加,并超过铝棒;主轴转速较低时,车削铝棒比车削尼龙棒所引起的车削振动剧烈。转速超过700 r/min时,两种车削材料相应的ρ值均降低,最后均值ρ趋于一致。