超声振动研磨的研究

超声振动研磨是把超氢振动能量用于机械研磨中的一种高效率的研磨工艺。本文论述了超声振动研磨的机理，试验方法及特点。通过试验研究，得出了超声振动研磨的基本特性。     

超声振动研磨外圆类陶瓷工件去除率研究

外圆超声振动研磨作为新型有效的外圆类磨削方法，为典型硬脆陶瓷轴类零件的加工提供了高效精密的加工手段。本文介绍了功率超声振动研磨外圆加工装置和加工原理，并结合对Al2O3陶瓷试件的研磨试验，分析了超声研磨中加工参数与试件材料去除率的关系。同时与普通研磨相比较，得出超声研磨加工效率高、加工工件表面粗糙度小的结论。     

SiC 单晶片化学机械研磨试验研究

目的提高Si C单晶片的材料去除率,改善加工后的表面质量。方法进行研磨液试验,利用极差法得到研磨液的最优配比和研磨液成分中影响去除率的主次因素顺序;对主要影响因素进行单因素试验并考察对材料去除率的影响。结果研磨液的质量为50 g,最优配方为:助研剂、分散剂、增稠剂、润滑剂、磨料A、磨料B的质量分别为9,7,5,3,3,5 g,其余为调和剂,磨料A和磨料B的粒度均为W28。结论影响材料去除率的主要因素为磨料粒度,粒度越大,材料去除率越高。     

聚晶金刚石超声振动研磨机理研究

将超声振动引入普通聚晶金刚石（PCD）研磨中去可以显著提高研磨效率,本文在分析PCD材料的微观结构和去除机理的基础上,对超声振动研磨PCD机理进行了深入研究,认为研磨轨迹的增长和超声振动的脉冲力的作用是提高研磨效率的主要原因。     

SiCp/Al复合材料超声振动研磨工艺研究

针对SiCp/Al材料传统研磨方法加工困难,研磨工具磨损快,加工后难以获得高质量表面等问题,采用超声振动研磨加工方法可以显著改善其加工效果。通过对单磨粒的超声振动轨迹进行分析,得出其运动轨迹为空间椭圆形,可实现磨粒与工件间歇性的接触加工;采用树脂结合剂金刚石磨头对SiC体积分数为40%的SiCp/Al材料进行超声振动研磨加工试验,在不同的主轴转速n、进给速度v和研磨深度a_p以及磨料粒度d下,利用单因素试验法对工件进行研磨,检测加工后工件表面粗糙度,得出各工艺参数对工件表面粗糙度S_a值的影响规律。结果表明:超声振动研磨后的工件表面粗糙度S_a值相较于普通研磨后的79 nm下降为45 nm;超声振动研磨后工件表面粗糙度随n的增大先减小后增大,转速为1 800 r/min时,粗糙度值最小;工件表面粗糙度随v和a_p的增大而增大,随着d的减小而减小。并得出试验参数内的最优参数组合为:n=1 800 r/min,v=5 mm/min,a_p=1 μm,d=4.5 μm。      

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。     

超声曲面研磨研具的声学系统振动特性与试验研究

本文对超声曲面研磨研具的声学系统进行了研究，通过建立力学模型分析了曲面研具的振动机理，并对A1：01工程陶瓷进行了超声振动研磨的试验研究。得出如下结论：(1)所设计的曲面振动研具本身的固有频率f=22．078kHz。(2)将振动研磨声学系统中的变幅杆和曲面研具等效为两弱耦合振子，当不考虑阻尼时，研具局部共振，变幅杆与研具联接处为一位移节点。(3)在空载加超声的试验条件下，研具的振动频率为21．3125kHz时，比较接近其固有频率为20．078kHz，此时研具局部共振，振幅最大。     

固结磨料研磨蓝宝石晶片的工艺优化

为了满足蓝宝石晶片高效低损伤的加工要求,采用亲水性固结磨料研磨垫研磨蓝宝石晶片的工艺,研究基体中碳化硅粒度尺寸、基体类型、金刚石粒度尺寸及研磨液中磨料4个因素对材料去除率和表面粗糙度的影响,并综合优化获得高加工效率和优表面质量的工艺参数。实验结果表明:基体中碳化硅粒度尺寸为10 μm、基体类型为Ⅱ、研磨垫采用F公司粒度尺寸为35~45 μm的金刚石、研磨液中磨料的粒度尺寸为5 μm的碳化硅为最优工艺组合,亲水性固结磨料研磨蓝宝石的材料去除率为431.2 nm/min,表面粗糙度值为R_a 0.140 2 μm。      

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。     

双向复合振动辅助磁力研磨加工的试验研究

目的进一步提高研磨加工效率,并获得更好的工件表面质量。方法提出双向复合振动(磁极垂直于加工表面的法向超声振动和平行于加工表面的切向振动相结合)辅助磁力研磨法实现对工件表面的研磨抛光。以钛合金工件为研究对象,进行了四种不同工况的研磨加工试验,并对试验结果进行了对比和分析。结果采用双向复合振动辅助磁力研磨法研磨钛合金工件,研磨加工60 min后,工件表面粗糙度值Ra由研磨前的3.78μm降至0.36μm,有效去除了原始加工纹理,获得了较好的表面形貌。工件表面的残余应力由拉应力转化为压应力。结论双向复合振动辅助磁力研磨法既能增加磁性磨粒的瞬时研磨压力,提高研磨加工效率,又能促进磁性磨粒的翻滚与更替,随时改变磁性磨粒的切削刃和切削方向,使磁性磨粒的运动轨迹互相交织,去除工件表面材料更均匀,同时还能有效地改善工件表面的应力状态。     

单晶硅材料电火花加工试验研究

针对单晶硅材料的特点，研究单晶硅的电火花加工工艺对促进电火花加工技术在微机电系统中的应用有重要的意义。对单晶硅材料进行电火花加工工艺试验研究的结果表明，在一定的条件下，电火花加工工艺可成为单晶硅材料的一种较有效的加工方法。     

超声辅助微镦粗的位错动力学模拟研究

超声振动会明显降低材料塑性变形过程中的流动应力,但是超声振动引起这一现象的原因还有待深入研究。在介观尺度下基于二维离散位错动力学,根据纯钛的塑性变形特点,对位错的运动进行了合理的简化,建立了纯钛TA1的离散二维位错动力学模型,对超声辅助微镦粗进行了模拟研究。同时,利用所建模型研究了介观尺度下超声振动对于位错密度的影响,结果表明,在介观尺度下该二维位错动力学模型可较为客观地描述超声振动对材料塑性变形的影响;在介观尺度下超声振动会降低材料在塑性变形过程中的位错密度。     

金刚石线切割单晶碳化硅锯切力的实验研究

从锯切力的角度对金刚石线锯锯切单晶SiC材料的加工过程进行了研究。得出了线速度、进给速度、线锯张紧力对锯切力的影响规律。从单位长度线锯材料去除量、锯切比能的角度讨论了锯切工艺对锯切力的影响机理。在金刚石线锯锯切单晶SiC过程中,锯切力随着线速度的增大而减小,随着进给速度的增大而增大,线速度与进给速度对锯切力的综合影响表现为:单位长度线锯材料去除量的增加会增大锯切力。单位长度线锯材料去除量对于金刚石线锯锯切单晶SiC材料的锯切比能具有显著的影响。     

细粒度金刚石砂轮椭圆超声振动修整试验研究

针对硬脆材料精密加工中细粒度金属结合剂金刚石砂轮修整精度低、修整速度慢、成本高的难题,开发了基于局部共振设计方法的新型单驱动椭圆振动超声修整装置,设计了专用试验砂轮.修整试验结果表明:与普通机械修整方式比较,椭圆超声振动修整后的砂轮表面磨粒分布均匀、静态磨粒数增加;磨粒表面平滑完整,多个棱边有完整锋利的磨刃;同时,结合剂三角洲面积减小,磨粒突出高度增大,延性修整痕迹明显.随着修整切深增加,单位面积上砂轮突出磨粒数减少,砂轮的承载率下降,磨粒锋利性降低;随着修整导程增加,各截层的磨粒数逐步减少,但是承载率增加,磨粒变得锋利;砂轮转速增加,椭圆超声振动修整的效果减弱,砂轮磨粒锋利性降低,而超声功率增大有利于改善修整效果.选择合理参数,采用椭圆振动超声复合修整技术,可以实现细粒度金刚石砂轮的低成本快速修整.     

A study on ultrasonic elliptical vibration cutting of tungsten carbide

Sintered tungsten carbide (WC) is a versatile metal matrix composite (MMC) material widely used in the tool manufacturing industries. Machining of this material with conventional cutting (CC) method is a real challenge compared to other difficult-to-cut materials. Ultrasonic elliptical vibration cutting (UEVC) method is a novel and non-conventional cutting technique which has been successfully applied to machine such intractable materials for the last decade. However, few studies have been conducted on cutting of WC using single point diamond tool (SPDT) applying the UEVC technique. This paper presents an experimental study on UEVC of sintered WC (～15% Co) using polycrystalline diamond (PCD) tools. Firstly, experiments have been carried out to investigate the effect of cutting parameters in the UEVC method in terms of cutting force, flank wear, surface finish while cutting sintered WC. The tests have revealed that the PCD tools in cutting of WC by the UEVC method results in better cutting performance at 4 μm depth of cut (DOC) as compared to both a lower DOC (e.g. 2 μm) and a higher DOC (e.g. 6 or 8 μm). Moreover, the cutting performance improves with the decrease in both the feed rate and cutting speed in the UEVC method like conventional turning (CT) method. A minimum surface roughness, R_a of 0.036 μm has been achieved on an area of about 1257 mm² with the UEVC performance. The CT method has also been employed to compare its cutting performance against the UEVC method. It has been observed that the UEVC method results in better cutting performances in all aspects compared to the CT method. Theoretical analysis on the UEVC method and analysis of the experimental results have been carried out to explain the reasons of better surface finish at 4 μm DOC and better cutting performance of the UEVC method.     

超声振动辅助成形本构模型

超声振动辅助成形技术是将超声振动与传统金属塑性成形相结合的一种加工技术,该技术可以有效改善加工方法,获得较好的成形结果。为了分析超声振动辅助成形技术的成形机理,文章综合考虑成形过程中的应力叠加效应和软化效应,确定一维状态下金属在超声振动作用下的本构关系,实现基于理论推导的超声振动辅助成形机理分析,并通过实验进行了验证。     

碳化硅晶体电化学机械抛光工艺研究

针对碳化硅晶体抛光效率低的问题,研究碳化硅晶体的电化学机械抛光工艺,对比NaOH、NaNO₃、H₃PO₄ 3种电解液电化学氧化碳化硅晶体的效果。选用0.6 mol/L的NaNO₃作为电化学机械抛光过程的电解液,使用金刚石–氧化铝混合磨粒,通过正交试验研究载荷、转速、电压、磨粒粒径对电化学机械抛光碳化硅晶体的表面质量和材料去除率的影响。采用优选的试验参数进行抛光试验,结果表明:在粗抛阶段可实现20.259 μm/h的高效材料去除,在精密抛光阶段可获得碳化硅表面粗糙度S_a为0.408 nm的光滑表面。      

单晶SiC基片的铜基研磨盘加工特性研究!

采用铜基螺旋槽研磨盘对6H-SiC单晶基片的Si面和C面进行了单面研磨加工,研究研磨压力、研磨盘转速和金刚石磨粒尺寸对SiC基片材料去除率和表面粗糙度的影响。结果表明,单晶SiC的C面和Si面具有明显的差异性,C面更易加工,其材料去除率比Si面大。研磨压力是影响材料去除率和表面粗糙度的主要原因,研磨压力越大,材料去除率越高,但同时表面粗糙度变大,较大的研磨压力会导致划痕的产生。在达到最佳表面粗糙度时,C面加工所需的转速比Si面大。磨粒团聚会严重影响加工表面质量,采用粒度尺寸3 μm的金刚石磨料比采用粒度尺寸1 μm的金刚石效果好,经粒度尺寸3 μm的金刚石磨料研磨加工5 min后,Si面从原始粗糙度R_a 130 nm下降到R_a 5.20 nm,C面下降到R_a 5.49 nm,表面质量较好。      

超声波振动辅助精冲成形工艺研究

精冲成形由于其高效、优质等特点而被广泛应用于机械、汽车、航空航天等领域.超声波辅助塑性变形由于其独特的"表面效应"和"体积效应",具有降低材料的流变应力和减小摩擦系数等优点.本文将超声波应用到中高碳钢材料的精冲成形工艺中,研究了超声波对精冲成形工艺的影响规律.应用Deform-2D模拟了超声波辅助精冲成形过程,重点分析了精冲过程的速度场、静水应力场和等效应变场.根据Oyane提出的延性断裂准则,阐释了超声波辅助精冲裂纹萌发机理.通过对工艺参数影响规律进行研究及工艺优化,获得了塌角较小、断面质量高的超声波辅助精冲件.