超声辅助金刚石线锯复合切割技术的研究进展

硬脆材料与复合材料等高性能材料在多个领域广泛应用,其切割主要采用金刚石线锯加工技术。近年来,对切割加工质量和效率的要求不断提高,超声辅助金刚石线锯复合切割技术逐渐发展起来。超声辅助金刚石线锯复合切割技术提高了锯切效率和加工表面质量,延长了锯丝服役寿命,是未来的重要发展方向。文章从超声辅助金刚石线锯复合切割技术的加工原理、加工质量和影响因素等方面概述了该技术的研究现状,并对未来需进一步研究的问题和发展方向进行了展望。     

具有复合型工具的超声加工声学系统设计

针对传统加工硬脆材料和复合材料时,会产生加工难度高、加工效率低、加工质量差等问题,对旋转超声加工技术加工硬脆材料和复合材料时采用的具有复合型工具的旋转超声加工声学系统进行了研究。阐述了旋转超声加工的工作机理;运用Pro/E软件对新型旋转超声加工声学系统进行了结构设计;选定夹心式压电换能器,根据四端网络法、放大系数方程和频率方程设计出了1/4波长的新型复合变幅杆,依据等效质量法设计出了新型电镀金刚石复合刀具;利用ANSYS Workbench软件对新型复合变幅杆和新型复合刀具进行了模态分析,得出了模型最优解;通过硬脆材料实验对该超声加工的声学系统进行了验证。研究结果表明:变幅杆和刀具在频率20k Hz左右时振幅达到最大,是理想振型;该声学系统的设计可以满足加工硬脆材料和复合材料的要求。     

具有复合型工具的超声加工声学系统设计北大核心

针对传统加工硬脆材料和复合材料时,会产生加工难度高、加工效率低、加工质量差等问题,对旋转超声加工技术加工硬脆材料和复合材料时采用的具有复合型工具的旋转超声加工声学系统进行了研究。阐述了旋转超声加工的工作机理;运用Pro/E软件对新型旋转超声加工声学系统进行了结构设计;选定夹心式压电换能器,根据四端网络法、放大系数方程和频率方程设计出了1/4波长的新型复合变幅杆,依据等效质量法设计出了新型电镀金刚石复合刀具;利用ANSYS Workbench软件对新型复合变幅杆和新型复合刀具进行了模态分析,得出了模型最优解;通过硬脆材料实验对该超声加工的声学系统进行了验证。研究结果表明:变幅杆和刀具在频率20k Hz左右时振幅达到最大,是理想振型;该声学系统的设计可以满足加工硬脆材料和复合材料的要求。     

超硬材料工具电火花超声复合拋光

超硬材料工具电火花超声复合抛光是我所最近开发的一项新技术,很有发展前途,曾于1988年北京国际发明展览会上获得银奖。一、研究超硬材料工具电火花超声复合抛光技术的必要性聚晶金刚石超硬材料是70年代以来,国际上推广应用的新型工具材料。其诺普硬度为4.9×10~2 巴斯喀,与天然金刚石相近,耐磨性比天然金刚石还     

超声辅助金刚石线锯切割硬脆材料的研究

金刚石线锯切割硬脆材料时具有切缝窄、柔性好等优点而广为应用,通过添加超声振动装置更能显著提高加工效率及降低表面粗糙度。介绍了金刚石线锯超声复合加工系统的具体结构及超声添加方式,分析了横向和纵向两种不同超声激励下线锯的有效切割过程,对金刚石磨粒的切削运动过程进行了分析研究,建立了单颗磨粒去除模型,总结了超声振动对线锯切割加工的影响因素。     

非导电材料的电化学电火花复合加工工艺研究

概述了电加工非导电超硬材料的一个新方向-电化学电火花复合加工的加工原理,研究了物理充气方法和工具电极作超声振动对电化学电火花复合加工效率的影响。     

金刚石线锯超声复合锯切的运动轨迹研究

通过对金刚石线锯超声复合锯切进行运动学分析,阐述金刚石线锯在锯切过程中的一些特征,由此可为金刚石线锯工具开发和加工工艺参数的优化选择提供基本参考依据,并能为超声锯切过程的深入研究打下理论基础.     

用复合金刚石刀具车削硬质合金

本文对用国产复合金刚石刀具车硬质合金材料作了一些试验研究，试验表明，硬质合金可 以用复合金刚石刀具车削。加工出秀面粗糙度较低，可代替磨削加工。     

超声复合放电微细加工试验研究

分析了超声复合放电加工的机理,用微细电火花放电工艺制作了多种截面的微细工具电极。进行了超声和超声复合放电加工的试验,结果表明:超声加工是制作硬脆材料微结构的有效方法,制作的金属材料微结构有较好的精度,且加工效率高。     

玻璃孔加工的试验研究

研究了电镀金刚石工具结构和加工参数对玻璃孔加工质量和加工效率的影响。试验结果表明，在电镀金刚石工具端部开槽，可获得小的玻璃爆边直径和高的材料去除率。冷却方式影响玻璃孔的加工质量，主轴转速和配重载荷影响玻璃孔的加工效率。     

超声波磁流变复合抛光中几种工艺参数对材料去除率的影响

提出了一种光学抛光的新方法——超声波磁流变复合抛光。介绍了该抛光方法的基本原理和实验装置,进行了超声波磁流变复合抛光实验,采用轮廓仪实测了光学玻璃超声波磁流变抛光材料去除轮廓曲线。通过该项工艺实验,研究了五种工艺参数(磁场强度、超声振幅、抛光工具头与工件的间隙、抛光工具头转速、工件转速)对光学玻璃材料去除率的影响。在一定实验条件下,获得的材料去除率为0.139 μm/min,并获得了超声波磁流变复合抛光工艺参数与材料去除率的关系曲线,得出了光学玻璃超声波磁流变复合抛光的材料去除规律。     

HAP/SiCw复合生物陶瓷材料的超声波加工

研究了用超声波加工技术对HAP/SiC复合生物陶瓷材料进行加工时晶须取向对加工机理、材料去除率和加工表面粗糙度的影响。研究结果表明材料去除率和加工表面粗糙度随晶须方向角的增大而增大。在相同的加工条件下 ,材料的断裂韧性越高 ,其MMR越小。该研究为HAP/SiCw复合生物陶瓷材料的超声波加工提供了工艺依据     

辅以工具旋转的超声波加工方法的研究

结合传统超声波加工和超声旋转加工的特点,提出了一种适合于对硬脆材料进行大面积加工的新方法：辅以工具旋转的超声波加工,并推导了其材料去除模型。     

超声振动辅助固结磨粒抛光硅片表面形成机理及实验

基于超声加工所具有的加工效率和加工表面质量高等特性,提出了一种超声振动辅助固结磨粒化学机械复合抛光硅片新技术。对抛光工具及复合抛光实验系统的建立进行了描述,在此基础上开展硅片抛光表面形貌及材料去除机理的理论及实验研究,得到不同抛光力下的研究结果。所建立的理论模型及实验结果表明,超声振动辅助固结磨粒抛光有利于硅片表面质量及材料去除率的提高,且随着抛光力的增大,抛光表面质量下降,材料去除效果提高。     

超声波加工参数的实验研究

超声波加工己被证明是陶瓷、金刚石、半导体等硬脆性材料加工的有效方法,但其加工效率不高制约着它的广泛应用。因此根据超声波加工材料去除率模型,对磨料粒度、静载荷等加工参数进行探讨,可得出各加工参数对材料去除率的影响。     

超声波铣削加工材料去除率的理论模型

超声波铣削加工适于硬脆材料复杂型腔的加工，加工中影响材料去除率的因素很多，为了优化加工参数以及更好地控制加工过程，研究了各种加工参数对材料去除率的影响规律。分析了工具的高频振动、旋转以及机床进给三种运动综合作用下超声波铣削加工的材料去除机理，在传统超声波加工机理以及材料去除率模型的基础上，基于压痕断裂理论，建立了超声波铣削加工材料去除率理论模型。该模型可用于仿真实验研究及预测超声波铣削加工中的材料去除率。     

Mathematical model for cutting force in rotary ultrasonic face milling of brittle materials

Rotary ultrasonic machining of brittle materials, such as glass, ceramics, silicon, and sapphire, has been explored in a large number of experimental and theoretical investigations. Mechanistic models have been developed to predict the material removal rate or cutting force in the rotary ultrasonic machining of brittle materials. However, most merely describe the rotary ultrasonic machining process of drilling holes in brittle materials. There are no reports on the development of a cutting force model for flat surface rotary ultrasonic machining, i.e., rotary ultrasonic face milling. This paper presents a mathematical model for the cutting force in the rotary ultrasonic face milling of brittle materials under the assumption that brittle fracture removal is the primary mode of material removal. Verification experiments are conducted for the developed cutting force model and show that the trends of input variables for the cutting force agree well with the trends of the developed cutting force model. The developed cutting force model can be applied to evaluate the cutting force in the rotary ultrasonic face milling of brittle materials.     

硬脆材料旋转超声加工技术的研究现状及展望

旋转超声加工是一种复合特种加工技术,它复合了传统超声加工和普通磨削加工的材料去除方式,在提高硬脆材料去除效率、减小切削力、提高加工精度和表面完整性等方面具有显著优势。自旋转超声加工技术发明至今,国内外学者开展了大量的有关旋转超声加工装备及工艺的研究工作,并且已在几乎所有主要的硬脆难加工材料中得到实际应用。本研究在简要概述旋转超声加工技术的基本原理和发展过程基础上,总结国内外学者在材料去除机理、工艺特性、加工新形式以及装备研发等几方面的主要研究成果,并对旋转超声加工技术的发展趋势及值得关注的问题进行展望。     

大理石的超声波加工试验研究

本文采用超声波加工技术对大理石的孔加工进行了试验研究,并与陶瓷材料进行了对比试验,研究了各种加工参数对材料材料率和加工精度的影响。试验结果表明：材料去除率与其力学性能有关,在同样的加工条件下,材料的强度和断裂韧性越高,其材料材料率越低,加工精度越高。     

超声振动改善气体介质电火花加工的机理研究

提出了超声振动-气体介质电火花复合加工技术,在简述其加工原理的基础上分析了超声振动在改善气体介质电火花加工中的作用,以及相关的理论机理。实验结果表明,附加超声振动能改善放电间隙状态,减少短路、拉弧现象,提高了材料的去除率。进行了超声振动-气体介质电火花加工单脉冲实验设计。