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。     

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。     

钛合金超声振动研磨表面粗糙度特性试验研究

根据超声振动研磨加工原理,采用自行研制的超声振动研磨装置对塑性难加工材料钛合金(TC4)表面粗糙度特性进行了试验研究。试验采用单因素法,分别研究了工件转速、超声振动振幅以及磨料粒度对工件表面粗糙度的影响规律。试验结果表明:超声振动的附加在一定程度上降低了工件表面粗糙度。所获得的结论对超声振动研磨中加工参数的选择具有一定的参考价值。     

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。     

金属外圆表面超声振动滚压加工技术的研究

通过对超声振动滚压加工机制的研究,分别设计了声振系统和刀具,并进行了滚压力、主轴转速、进给量、滚压次数等工艺参数对金属外圆表面滚压加工效果的研究,得到了最优加工工艺参数组合。     

超声辅助线切割加工超声参数对表面粗糙度的影响

为提高超声振动与电火花线切割复合加工难切削金属的加工质量,通过理论分析、数值模拟和试验验证,对超声振动与电火花线切割复合加工作用下不同振幅和频率对表面粗糙度的影响规律进行深入研究。基于超声振动的电火花线切割复合加工构建物理模型和数学模型,推导基于超声振动的移动高斯热源热流密度公式,建立了完整的温度场仿真模型。通过ANSYS有限元复合加工过程温度场的模拟分析,构建基于温度场数值模拟的表面粗糙度理论计算模型。通过单因素试验对表面粗糙度的理论计算模型进行了验证,结果表明：随着振幅和频率的增大,被蚀除电蚀坑体积减小,表面质量变高;试验结果与理论及仿真模型的变化规律具有较好的一致性,最小偏差7.717%,最大偏差16.708%。     

超声振动辅助气中放电加工的研究

介绍了超声振动辅助气中放电加工技术，试验研究了电压、脉冲宽度、峰值电流、超声振幅及气体介质压力等参数对加工效率、工件表面粗糙度及电极损耗的影响，并对试验结果进行了分析。     

工件表面超声振动抛光方法发展概况

阐述了近几年来国内外对工件表面超声振动抛光加工和复合超声振动抛光加工研究的方法、原理及进展,并进行了对比分析。最后,指出了工件表面超声振动抛光的发展方向。      

超声振动辅助电解磨削Hastelloy X内孔表面粗糙度规律预测分析

通过单因素试验并结合响应曲面分析法,重点分析超声振动辅助电解磨削Hastelloy X内孔加工中主轴转速、超声振幅及磨头目数对孔内壁表面粗糙度的影响规律.结果表明:在选取的优化工艺参数范围内,超声振幅对超声辅助电解磨削表面粗糙度的影响最大,磨头目数次之,主轴转速最小.通过参数优化,在主轴转速10836 r/min、磨头...     

考虑负载切换的超声加工振动建模与控制

通过建立换能器和负载的等效M-C-K数学模型,分析了负载对超声波换能器的动态影响,并在Matlab软件中建立换能器的传递函数与仿真模型。提出了PID和H∞振动控制算法,其是建立在Matlab的Simulink仿真。通过对比分析发现,PID和H∞算法可实现准确、快速的控制效果。最后,对理论和仿真计算进行了实验验证。     

超声振动铣削2A12表面粗糙度实验研究

利用小径立铣刀对铝合金进行超声振动铣削实验,重点探讨了超声振幅与每齿进给量对工件槽底表面粗糙度的影响.实验结果表明:槽底表面粗糙随着超声振幅的增大而增大,在每齿进给量fZ<4μm/z时槽超声振幅为主要影响因素;每齿进给量fZ>6μm/z时每齿进给量为主要影响因素.在超声振动铣削加工中应尽量选择小进给量可获得较小槽底表面粗糙度.通过扫面电镜对工件微观形貌观测证实了施加振动后脉冲切削和断续切削双重作用导致槽底表面粗糙度增大.     

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。     

光纤阵列的超声椭圆振动辅助化学机械抛光

为了获得平整的光纤阵列端面,设计了一套超声椭圆振动辅助化学抛光系统,并进行常规化学机械抛光和超声椭圆振动辅助化学机械抛光的对照试验。结果表明,应用超声椭圆振动辅助化学机械抛光技术加工光纤阵列,选择合理的抛光工艺参数,可获得质量较好的光纤阵列端面,相比于常规化学机械抛光技术,光纤的表面粗糙度降低了25%。采用单因素试验法,分别研究了抛光粒子材料及抛光液酸碱性对于超声椭圆振动辅助化学机械抛光的作用效果,并利用Vecco表面轮廓仪对抛光后光纤阵列端面进行观察和分析。采用正交试验法获得了一组超声椭圆振动辅助化学机械抛光光纤阵列的优化工艺参数,最佳工艺参数组为:超声振动频率25 k Hz,抛光液流量35 m L/min,抛光压力50 k Pa,抛光盘转速20 r/min,抛光粒子质量分数0.5%。     

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。     

超声振动辅助混粉电火花表面强化试验研究

通过对超声振动辅助混粉电火花表面进行的强化试验,分析脉冲宽度、脉冲间隔、脉冲峰值电流、混粉浓度和超声振动振幅等因素对强化层形成的影响规律,并对强化层性能进行研究.结果表明,超声振动辅助混粉电火花表面强化形成的强化层在硬度和耐磨性等方面得到明显提高,强化层厚度可达10 μm左右,可有效提高强化处理表面的性能和使用寿命.     

工作液超声振动辅助电火花小孔加工装置设计与试验

电火花加工小孔存在电蚀产物排出效率低导致加工效率低、电蚀产物排除导致二次放电现象影响加工精度等问题,而超声振动在工作液中产生空化效应和泵吸作用,能大幅提高电火花的排屑和消电离能力,进而在很大程度上减少上述问题的发生。设计一套工作液超声振动辅助电火花小孔加工装置,主要包括主轴系统、微三维运动平台、超声振动工作液槽和数据采集系统,其中主轴系统包括NSK电主轴、引电结构、工具电极装夹结构,可以实现工具电极的高速旋转;基于LabVIEW开发了电火花小孔加工控制系统,主要包括初始化模块、粗定位模块、恒电压对刀模块、实时电压分段控制加工模块和实时显示模块。开展了工作液超声振动辅助电火花小孔加工试验研究,试验结果表明：随电火花加工电压的增加,工件材料去除率和电极损耗率都趋于增大。     

神经网络在超声-电火花复合加工参数预测中的应用

超声-电火花复合加工参数的选择及合理搭配对加工方法的应用、生产率的提高和工具电极的损耗都极其重要，是稳定高效加工进行的前提和保证。通过分析复合加工的主要影响因素，建立了基于BP人工神经网络的超声电火花加工工艺参数优化系统和相应的数据库系统。在给定条件下，系统得到的加工参数更加趋于合理，复合加工系统的总体性能得到提高，克服了传统单纯依赖于工艺数据库的参数选取系统的局限性。试验结果与预测结果有较好的一致性，表明了该系统可为超声电火花加工提供合理可靠的加工方案，系统更加便于用户操作。