单晶硅二维超声振动辅助磨削技术的实现

基于超声振动磨削能有效提高加工效率及加工表面质量的特性,通过设计具有伸缩和弯曲两种模态的压电陶瓷椭圆振子,实现了单晶硅二维椭圆振动磨削技术。对超声振子的振动特性进行检测,证实改变压电陶瓷两电极之间的交流信号相位差和电压幅值,可得到不同形状和振幅的椭圆振动。对单晶硅进行超声磨削与普通磨削的对比试验,结果表明二维振动磨削的磨削力大幅降低,表面粗糙度显著减小,表面质量明显提高,加工表面延性域去除比例增加。从而证实二维超声振动磨削方法能够实现高效率高质量单晶硅加工。     

超声振动螺线磨削表面微观形貌建模与仿真研究

为了实现高效率、高质量、低损伤的硬脆材料加工,对工件或砂轮同时施加砂轮轴向和径向的超声振动,该方法的显著特点是磨粒切削轨迹呈三维空间螺旋线型,将其定义为超声振动螺线磨削方法。在磨削工艺和二维超声振动的多参数共同作用下,材料去除机理产生复杂变化,表面微观形貌创出过程变得极其复杂。为此,提出一种超声振动螺线磨削加工表面数值仿真方法。基于超声振动螺线磨削几何映射关系,建立磨粒相对工件的空间螺旋线切削运动模型,进而给出超声振动螺线磨削加工表面生成模型,模拟出普通磨削和超声振动磨削的三维表面微观形貌,对比分析了超声振动对表面形成过程的影响规律。最后将仿真表面与磨削试验表面对比,发现两者微观形貌特征规律基本一致,验证了仿真方法的正确性和有效性。     

工程陶瓷超高速磨削过程的动力学特性分析

在设计转速为314 m/s的超高速磨削试验台上, 比较研究了氧化锆和氧化铝材料在不同磨削条件下的磨削过程,得到了如下主要研究结果:(1)不能单以振动强度大小判断磨削过程的稳定性和工件表面磨削质量的优劣,而需要结合陶瓷材料力学性能、材料去除机理、砂轮磨粒和接触刚度等因素综合考虑;(2)磨削过程可激发机床的高阶固有频率模态振动;该振动频率远高于主轴转动频率,且与主轴转频无明显的倍速关系;(3)在较低速度时,由于磨削粘性及电动机低速转矩特性原因,磨削过程可能不稳定,从而导致工件表面质量下降;随着砂轮线速度的增加,强迫振动占主导地位,但由于砂轮动平衡精度高,实际振幅小,磨削过程稳定,工件表面质量反而提高;当磨削速度进一步提高时,受机床结构刚度的限制,工件表面质量又呈下降趋势.     

碳化硅陶瓷的超声振动辅助磨削

采用普通磨削方式和超声振动辅助磨削方式对无压烧结SiC材料进行了磨削工艺实验,对不同磨削方式下磨削参数对磨削力比、表面损伤及亚表面损伤的影响进行了对比研究,并分析了超声振动磨削作用机制。实验结果显示,该实验中SiC材料去除主要以脆性去除为主,砂轮磨削力比随着磨削深度和进给速度的增加缓慢增加,随着主轴转速的增加略有减小;普通磨削时SiC工件亚表面损伤深度随着磨削深度、进给速度增加逐渐增加,而超声振动辅助磨削变化较小。与普通磨削相比,在相同的磨削参数下,超声振动辅助磨削的高频冲击使材料破碎断裂情况得到改善,且磨削力比减小近1/3,表面裂纹、SiC晶粒脱落、剥落等表面损伤较少,表面损伤层较浅,亚表面裂纹数量及深度都有较大程度降低,可以获得较为理想的表面质量。     

一维斜向超声振动辅助磨削滚动轴承钢工艺及试验研究

针对目前只有一维轴向、一维切向等振动方向不变的一维超声振动辅助磨削的情况,首次提出了一维斜向超声振动辅助磨削工艺方法。利用MATLAB对一维斜向超声振动辅助磨削磨粒的运动轨迹进行了模拟分析。建立了超声振动试验系统的动力学模型。通过对超声振动工作台的模态分析,研制了一维斜向超声振动辅助磨削试验系统,对不同角度下超声振动辅助磨削滚动轴承钢的磨削力及表面粗糙度值进行了研究,探究了磨削力及表面粗糙度值随超声振动方向的变化规律。多次试验结果表明,超声振动角度为67.5°附近的表面粗糙度值明显优于其他角度的表面粗糙度值,磨削力也有减小。对正交试验结果的极差分析得出：当超声振动角度为67.5°、砂轮速度为20m/s、工件速度为0.5m/min以及磨削深度为4μm时,加工后的工件表面粗糙度达到最低值,其中工件速度是影响表面粗糙度的最重要工艺参数。     

氧化锆陶瓷超声辅助磨削材料去除机理试验研究

为研究超声振动作用对先进陶瓷磨削材料去除机理的影响,文章在超声振动方向垂直于磨削表面条件下,采用钎焊磨头对氧化锆陶瓷开展了超声辅助磨削（ultrasonic assisted grinding,UAG）试验。基于磨削表面微观形貌、磨削力和磨削比能分析,对变磨削深度条件下普通磨削（conventional grinding,CG）与超声辅助磨削的材料去除机理进行了对比。结果表明：当磨削深度低于10μm时,两种方法对应的表面材料去除机理均以塑性去除为主,且普通磨削表面伴有片层状破碎,而超声辅助磨削表面则存在尺寸细小的纹路状微破碎,同时磨削力与磨削比能也较低。当磨削深度超过10μm后,材料去除机理均转变为脆性断裂模式,且加工表面出现微裂纹,但相同条件下超声辅助磨削表面微裂纹尺寸较小。     

超声振动辅助磨削加工技术及装备研究的现状与展望

超声振动辅助磨削加工技术通过在传统磨削加工基础上叠加高频微幅超声振动,可以减小磨削力,降低磨削温度,提高材料去除率,改善工件表面质量,在航空航天、高档机床、高速列车、能源动力等高端装备高效高品质制造方面具有显著优势和广阔应用前景。现阶段,国内外已经开展了众多超声振动辅助磨削加工技术及装备的研究工作,相关成果已在多种难加工材料关键部件加工中得到工程应用。在概述超声振动辅助磨削加工技术的基本原理、加工优势、主要分类和发展趋势的基础上,系统总结了国内外学者在超声振动辅助磨削装备及设计方法、材料去除机制和表面形成机制方面的研究成果,并对超声振动辅助磨削加工技术未来发展趋势和重要研究问题进行了展望。     

Al2O3/ZrO2（n）陶浇二维超声振动磨削表面特征试验研究

基于Al2O3/ZrO2（n）微-纳米复合陶瓷的“晶内型”微观结构,进行了二维超声振动磨削与普通磨削对比试验研究。应用AFM重点分析了微-纳米复合陶瓷二维超声振动磨削表面特征。AFM轮廓特征分析表明：同样磨削条件下,二维超声振动磨削表面峰谷较均匀,磨削表面均匀一致性优于普通磨削表面,二维超声振动磨削更易于实现塑性域磨削,可提高陶瓷磨削表面质量。     

Al2O3/ZrO2(n)陶瓷二维超声振动磨削表面特征试验研究

基于Al2O3/ZrO2(n)微-纳米复合陶瓷的"晶内型"微观结构,进行了二维超声振动磨削与普通磨削对比试验研究。应用AFM重点分析了微-纳米复合陶瓷二维超声振动磨削表面特征。AFM轮廓特征分析表明:同样磨削条件下,二维超声振动磨削表面峰谷较均匀,磨削表面均匀一致性优于普通磨削表面,二维超声振动磨削更易于实现塑性域磨削,可提高陶瓷磨削表面质量。     

超声振动磨削陶瓷材料高效去除机理研究

基于压痕断裂力学,在工件横向施振超声振动平面磨削单颗磨粒受力分析基础上,建立了材料去除率综合数学模型;并就超声振动和普通磨削进行了对比试验研究。研究结果表明超声振动磨削陶瓷材料去除率与被加工材料的种类、磨削深度、砂轮磨粒粒度、超声振动的振幅以及磨削条件有着密切关系。同样磨削条件下,超声振动磨削陶瓷材料去除率是普通磨削的1.7~3.2倍,与理论模型相符合。试验结果表明超声振动磨削可以获得良好的加工表面,工件横向施振超声振动磨削是一种精密、高效加工新工艺。     

复杂激励环境下精密隔振系统的振动传递率研究

在分析基础干扰单独作用下被动隔振系统和主动隔振系统振动传递率的基础上,定义了基础干扰和直接干扰同时作用的复杂激励环境下隔振系统的振动传递率概念,推导了复杂激励环境下被动隔振系统和主动隔振系统振动传递率的有关计算公式。系统研究了复杂激励环境下加速度反馈、速度反馈和位移反馈对隔振系统振动传递率的影响。     

一种实用振动工艺系统的建模及振动分析

振动系统常用于处理机械零件,但是缺少实用的理论模型。本文针对一种典型而实用的振动工艺系统,提出了一种基于微分方程的数学模型,同时进行了力学与运动学分析。     

线性周期时变振动系统的参激振动分析

通过李雅普诺夫变换，对线性周期变系数振动系统的参激振动现象进行了理论分析。基：~Floquent理论．讨论了线性周期时变振动系统的临界速度问题。通过分析得出，当系统的主频率彼此不相等时，系统将出现参激组合共振现象。当系统处于临界状态时．系统做周期自由振动．系统解的形状将呈现多种固有形式。     

卧式振动离心脱水机的振动模态

通过卧式振动离心脱水机的振动模态实验研究了机壳及支撑体、筛篮的各阶振动模态、振型及振动轨迹。结果表明:底座与支撑体的第一阶固有频率与离心脱水机稳定运转时振动电机产生的激振力频率比值小于0.54,筛篮的第一阶固有频率与离心脱水机稳定运转时振动电机产生的激振力频率比值大于0.85。振动离心脱水机停机过程中将经过壳体及支撑体、筛篮的共振区。加工物料时,筛篮等组成的振动体对振动电机产生的激振作用力进行了吸振。     

弯曲振动圆盘振动参数设计方法

弯曲振动圆盘作为超声珩磨的重要传声组件，其参数设计好坏对加工效果起着至关重要的作用。文中通过对弯曲振动圆盘固有频率的几种计算方法与实验结果的比较，得出了合适的圆盘振动特性参数计算公式；通过实验，发现圆盘的振动是以弯曲振动为主，且存在一定反射波的迭加；论证了局部共振理论，是复合系统的某些频率与工具杆在固定一自由条件下的谐振频率一致或接近时出现的现象。所获得的结论，对弯曲振动圆盘的尺寸设计和应用具有一定的参考价值。     

超声波振动珩磨振动系统试验研究

论述超声波振动珩磨振动系统的原理,通过振动试验分析振动系统中的变幅杆、弯曲振动圆盘、振动子系统的振动效果。     

振动参数对超声椭圆振动切削的影响

基于超声振动切削原理和金属切削原理,利用有限元软件MSC/MARC建立了二维热力耦合正交切削有限元模型,对超声椭圆振动切削45钢的切削机理进行了研究,得到了切削温度及切削力的瞬时变化规律.     

动力吸振器在摩托车振动控制中的应用

在探讨动力吸振器设计方法的基础上,设计了一阻尼式动力吸振器DVA(DynamicVibrationAbsorber),对理论计算值进行了试验验证,并将其应用于某摩托车的振动控制中。整车振动试验表明,该动力吸振器能有效地控制该车手把在发动机高转速时的振动。     

金属切削机床受迫振动的振源分析

通过对引起机床受迫振动的主要振源如不平衡离心惯性力、齿轮振动、滚动轴承振动、电机和液压装置的振动等进行分析,讨论了影响振幅的因素,并提出了控制机床受迫振动的主要途径和措施.     

振动筛滚动轴承的振动特性研究

通过对振动筛滚动轴承振动产生的机理和原因分析,设计合理的载荷、振幅及振动频率等参数并选择合适的轴承类型及精度等级,合理确定轴承与相关零件的配合,提高轴承座的刚度及采用必要的预紧措施和良好的润滑,才能确保振动筛正常工作。