超声磁力复合研磨钛合金锥孔的试验研究

为了提高钛合金锥孔的研磨质量和研磨效率,提出了采用超声波振动辅助磁力研磨的复合加工方案。加工时,磨粒在磁场束缚下切削锥孔表面,并对其进行不断撞击,且因为磁场力、超声振动力和离心力等综合影响的原因,磨粒的切削轨迹呈现明显的多向性。针对钛合金锥孔,与传统磁力研磨法进行试验对比,并分析研磨后试件的材料去除量、表面粗糙度和表面形貌等来验证超声磁力复合研磨的效果。结果表明：超声磁力复合研磨加工效率得到提高;锥孔的材料去除量增加至1.6倍;研磨后锥孔平均表面粗糙度由原始的R_a1.23 μm降至R_a0.25 μm,下降率是传统工艺的1.3倍;试件表面的微波峰、凹坑和加工纹理均被去除,锥孔表面质量得到显著提高,且试件形状精度得到改善。     

基于研磨加工参数的亚表面损伤预测理论和试验研究

为实现研磨亚表面损伤深度的无损、快速和准确检测,并预测研磨参数对亚表面损伤深度的影响规律,针对光学材料研磨加工过程建立基于研磨加工参数的亚表面损伤深度预测模型.使用磁流变抛光斑点技术测量K9玻璃在不同研磨条件下的亚表面损伤深度,对上述预测模型进行试验验证.最后,提出以提高光学零件加工效率为目的的研磨加工策略.研究表明:建立的研磨亚表面损伤深度预测模型能够通过研磨加工参数对亚表面损伤深度进行有效的预测;研磨亚表面损伤深度与磨粒粒度、研磨盘硬度和研磨压强成正比关系,与研磨速度和研磨液浓度成反比关系;磨粒粒度对亚表面损伤深度的影响最显著,研磨压强的影响次之,研磨盘硬度、研磨速度和研磨液浓度的影响较小;为提高光学零件加工效率,建议在研磨过程中选取较高的研磨速度和较浓的研磨液,以在降低亚表面损伤深度的同时提高材料去除效率.     

超声/机械复合研磨球阀阀芯机构设计研究

通过对半球阀阀芯(小口径Dn150mm以下)的研磨工艺进行研究,得出研磨速度、研磨压力对研磨的效率影响较大,正弦波研磨轨迹能有效降低表面粗糙度;超声/机械复合研磨,可以提高加工效率,提高尺寸精度、球面度,降低表面粗糙度;设计出具有三维弹性浮动支承、可调节研磨速度和研磨压力、按正弦波轨迹运动、保证超声振动加工条件的机构.     

无理数转速比下的平面研磨轨迹均匀性研究

平面研磨过程中磨粒与工件的相对运动轨迹分布对工件表面质量有重要影响。针对有理数转速比下的研磨加工过程中磨粒轨迹重复的问题,对磨粒相对工件的运动轨迹进行了研究,分析了典型的定偏心式主驱动方式平面研磨过程中磨粒轨迹对抛光均匀性的影响,提出了一种无理数转速比的平面研磨加工方法,利用Matlab工具对无理数转速比平面研磨加工进行了运动学仿真,理论分析了基于螺旋线磨粒排布的研磨盘在无理数转速比下的磨粒轨迹均匀性。仿真结果表明,无理数转速比下的磨粒轨迹线是开放的,其在均匀性方面优于有理数;对于不同无理数转速比,研磨轨迹均匀性随着转速比的增大而提高,但随着研磨时间的增加其均匀性趋于相同。该研究为无理数转速比平面研磨抛光设备的研制提供理论依据。     

超声激励下单颗磨粒断续切削边界研究

对超声激励复合式振动磨削加工进行单颗磨粒三维运动轨迹的建模与仿真,分析了超声激励下单颗磨粒断续切削存在的边界条件.研究结果表明,各种超声振动磨削模式下,单颗磨粒三维空间轨迹未出现断续冲击切削.通过磨削试验和观察对比试件加工表面的SEM,分析得出轴向超声振动激励所带来的单行程单颗磨粒空间正弦轨迹和单行程相邻磨粒轨迹干涉是超声磨削在切削效率和加工质量上提高的根本原因.     

无理偏摆式平面研磨加工均匀性的数值模拟

基于定偏心平面研磨方式,提出了无理转速比下的偏摆式平面研磨方式.采用矢量方法建立了偏摆式平面研磨加工的运动学方程,对比分析了定偏心和偏摆式驱动下的工件表面磨粒轨迹和磨粒速度场的分布形态,并建立了运动轨迹密度均匀性和材料去除量均匀性的区域划分和统计评价方法.研究表明:偏摆式驱动下的平面研磨轨迹线更加复杂无序,磨粒覆盖面积更大,能更快地获得更均匀的轨迹线分布,且在无理转速比下无明显牛顿环现象,轨迹线的均匀性显著提高;相同转速比时两种驱动方式下磨粒速度场分布形态类型相同,但偏摆式下单颗磨粒的速度大小和速度方向角随时间变化均无明显周期,能获得的速度大于定偏心方式,更快地实现材料去除且无理转速比下的材料去除性更为均匀.最后搭建两种驱动方式的试验平台进行研磨对比试验,通过无理偏摆式加工方式后硅片获得的表面粗糙度Ra最低,且相同时间内的材料去除量最大.     

自由磨粒复杂曲面磁力研磨光整加工试验研究

为了实现复杂曲面模具表面高质量高效率磁力研磨光整加工,在3-TPT五自由度并联机床上进行磁力研磨光整加工的试验研究,对复杂曲面模具自动化研磨光整加工进行了初步探索.从理论上研究了自由磨粒磁力研磨光整加工机理,并针对不同形状的加工对象,实验研究了磁感应强度、研磨间隙、磨粒粒度以及研具表面形状对磁力研磨光整加工的影响及其变化规律.     

流动磨料电解研磨复合镜面加工中电解—研磨平衡关系的试验研究

流动磨料电解研磨复合镜面加工中电解——研磨平衡关系的试验研究哈尔滨工业大学赵家齐，张文峰一、理论分析由流动磨料电解研磨复合镜面加工的选择性阳极溶解一机械整平说分析可知，在该工艺中金属的去除主要是由电解作用完成，小的表面粗糙度参数值由磨粒的剖膜作用和整...     

固结磨料研磨K9玻璃表面粗糙度模型

表面粗糙度模型是研磨过程设计和工艺参数选择的重要依据,K9玻璃是应用最广泛的光学材料之一。建立研磨K9玻璃表面粗糙度模型有利于提高加工效率、节约生产成本。简化固结磨料研磨过程,基于研磨垫表面微结构,计算研磨过程中参与研磨的有效磨粒数和单颗磨粒切入工件深度,利用研磨过程中受力平衡,建立固结磨料研磨K9玻璃表面粗糙度模型。采用不同磨粒粒径和不同磨料浓度的固结磨料研磨垫以及不同压力研磨K9玻璃验证表面粗糙度模型。结果表明：固结磨料研磨K9玻璃的表面粗糙度与磨粒粒径、研磨压力1/3次方成正比,与研磨垫浓度2/9次方成反比。表面粗糙度理论值与试验值随研磨压力、磨粒粒径和研磨垫浓度的变化趋势吻合。利用该模型能够成功预测固结磨料研磨K9玻璃表面粗糙度,指导研磨过程设计及加工过程中研磨垫和工艺参数的选择,可靠性高。     

金刚石磨粒排布方式对交叉微流道形成规律的影响

依据交叉型微流道的结构设计要求,分析了金刚石磨粒排布方式对交叉微流道形成规律的影响。仿真了固定磨粒研磨加工轨迹的均匀性,计算了不同磨粒排布方式下加工轨迹线形成的微流道分形维数,得到了被加工工件表面的宏观和微观开孔率。综合对比了不同磨粒排布方式对轨迹均匀性、分形维数和开孔率的影响,获得了最佳的金刚石磨粒螺旋排布方式。     

不锈钢管内孔旋转磁场磁粒光整加工

利用脉冲电路控制发生的旋转磁场 ,实现不锈钢管内孔表面旋转磁场磁粒光整加工 ,研究磁极结构对加工质量的影响。实验结果表明 :不同的磁极结构 ,光整加工效果不同 ,其中 N- S- S- N型效果最好 ,N- S- N- S型效果最差。该工艺为旋转磁场磁粒光整加工在实际生产中推广应用提供有益的依据。     

Study on the inner surface finishing of irregular spatial elbow pipe by the centerline reconstruction

Due to the compact space structure of aerospace engine, the structure of the inner spatial elbow pipe of the engine exhibits irregular geometric characteristics, which makes the inner surface of the curved pipe difficult to polish, especially the bending place’s surface quality cannot be ensured. It is centerline reconstruction that can be a good solution to this problem, which measures the outer surface contour line and generates the spatial point cloud of the elbow pipe and thus, the irregular geometric centerline of the spatial elbow pipe is rebuilt. Furthermore, the polishing path of the spatial elbow pipe is calculated and optimized. At the same time, using of magnetic abrasive finishing (MAF) has well in flexible machining characteristics, the outer space of the elbow pipe is loaded with rotating magnetic field, so as to get form a “magnetic abrasive brush” inside the tube, achieve the purpose of bending the inner surface finishing. Under the same processing time, compared with the pure manual measuring magnetic grain processing, the reconstruction of the center line of the magnetic processing can make the space bend surface roughness lowered to 0.11 μm, which improves the processing quality of the tube surface and the processing efficiency.     

Internal finishing process for alumina ceramic components by a magnetic field assisted finishing process

This study presents the application of a new technique, magnetic field assisted finishing, for finishing of the inner surfaces of alumina ceramic components. The experiments performed on alumina ceramic tubes examine the effects of volume of lubricant, ferrous particle size, and abrasive grain size on the finishing characteristics. The finished surface is highly dependent on the volume of lubricant, which affects the abrasive contact against the surface; on the ferrous particle size, which changes the finishing force acting on the abrasive; and on the abrasive grain size, which controls the depth of cut. By altering these conditions, this process achieves surface finishes as fine as 0.02 μm in surface roughness (R_a) and imparts minimal additional residual stress to the surface. This study also reveals the mechanism to smooth the inner surface of alumina ceramic tube and to improve the form accuracy, i.e. the roundness of inside the alumina ceramic tube.     

Application of high speed slurry flow finishing method for finishing of inner wall of fine hole die: Effects of the hardness of die material on the polishing characteristics

In order to warrant the quality of drawn metal wires, the inner wall of the hole die which has been used in the drawing of metal wire, has been usually finished by hand work for a long time using a bar daubed the kneaded paste containing diamond powder. High speed slurry flow finishing method which has been recently developed for the finishing of inner wall of capillary has been applied to the finishing of the hole die. It is found that the surface roughness of inner wall of the hole decreases with the increasing number of slurry flow pass in a relatively short finishing time, and that surface roughness reduction rate depends on the hardness of die materials. Experiments show that the bell mouth shape is spontaneously formed in the high speed slurry flow finishing.     

磁极开槽形状和尺寸对磁场分布和磁粒光整加工能力影响的研究

通过数值模拟和实验,研究磁极不同开槽方式和开槽尺寸对加工区磁场分布、磁粒受和和加工效率的影响。结果表明,磁极表面开矩形槽比开Ｖ形槽和漏斗形槽可以得到有利的磁场分布。开矩形槽时,槽与齿宽度之比在１：１时,可以取得较高的加工效率和较低的表面粗糙度。槽与齿宽度之比太小时,磁粒运动所需的驱动力不足,但太小时,磁粒对工件的压力减小,这两种情况都不利于加工效率和加工质量的提高。     

不锈钢物流管道内表面磁力研磨的回转磁场设计

分析了不锈钢物流管道内表面磁力研磨运动轨迹和速度的要求,研究了各种励磁方法及其研磨运动轨迹, 提出了同时产生回转磁场和往复磁场的励磁方法,设计了能实现复杂研磨轨迹的一种新型回转磁场装置,该回转 磁场通过磁极轴向分布产生波浪形研磨条纹,同时完成磁性磨料对工件的周向回转和轴向往复运动,最后用316L 管道进行了回转磁场的材料去除试验。     

磁极表面开槽对磁力研磨加工影响的数值分析

利用有限差分的方法对磁极开槽情况下磁力研磨加工区域中的磁场分布进行了数值分析，提出了一种等磁位线的计算绘制算法，得到了加工区域磁场分布的等磁位线图。结果表明，在磁极表面开槽，可以有效地改变加工区域磁场的分布，将均匀磁场改变成非均匀磁场，增加磁场梯度，从而提高加工效率。     

旋转磁场磁粒光整加工研究

为解决特大型,异型零件光整加工的难题,提出了脉冲电路控制产生旋转磁场实现磁粒光整加工的新思路。研究旋转磁场磁粒光整加工原理,并对旋转磁场发生装置进行设计分析及实验研究。结果表明,磁粒填充量直接影响材料去除量和表面粗糙度,且存在最佳值,磁粒中添加合理比例和粒度的铁粉,可以有效是提高光整加工效率,改善表面粗糙度。     

长轴表面滚压加工过程数值模拟的研究

采用滚压加工的方法对长轴表面进行光整加工,设计了滚轮结构,滚轮采用成对的布局方式,使被加工长轴的受力更加均匀;加工时产生的热量大幅度减少。此外,滚压加工还能够提高长轴光整加工的效率。利用显式动力学有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,模拟分析了3种形状的滚轮对长轴被加工表面产生的塑性变形,长轴和滚轮之间的接触力,加工之后长轴表面节点的实际位移量,以此为长轴的滚压加工选取合适的滚轮形状提供理论依据。