超声珩磨颤振稳定性影响因素分析北大核心

功率超声振动珩磨颤振直接影响工件的表面质量和加工精度。以超声珩磨油石为研究对象,建立了超声珩磨再生型颤振的二自由度动力学模型,获得了极限稳定条件;基于Matlab软件分别分析了主轴转速、固有频率、刚度、阻尼比、径向力系数、往复速度、超声振幅、超声频率对超声珩磨稳定性的影响规律。研究有助于抑制或避免珩磨颤振的发生。     

超声珩磨颤振稳定性影响因素分析

功率超声振动珩磨颤振直接影响工件的表面质量和加工精度。以超声珩磨油石为研究对象,建立了超声珩磨再生型颤振的二自由度动力学模型,获得了极限稳定条件;基于Matlab软件分别分析了主轴转速、固有频率、刚度、阻尼比、径向力系数、往复速度、超声振幅、超声频率对超声珩磨稳定性的影响规律。研究有助于抑制或避免珩磨颤振的发生。     

超声振动辅助磨削加工表面质量的研究

为了提升难加工材料的表面质量,降低工件表面的损伤,对砂轮施加轴向超声振动,引入数学模型并基于MATLAB对工件表面质量进行仿真,结果表明:超声振动辅助磨削能明显提升工件表面加工质量,在一定的范围内,振动频率、幅值与主轴转速的增加可以优化表面质量,进给量与切削深度的增加会削弱超声振动的优化效果.     

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。     

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.     

垂直于工件平面的二维超声振动辅助磨削单晶硅表面形成机制的试验研究

通过单晶硅磨削试验以及单颗金刚石磨粒划擦试验,分析垂直于工件平面的二维椭圆超声振动磨削单晶硅的表面形成机制.椭圆超声振子由压电陶瓷晶体与金属弹性体粘接制成,其伸缩模态和弯曲模态频率相同,当输入具有一定相位差的两个交流电压信号时产生二维椭圆振动.试验结果表明,由于二维椭圆振动的施加改变了单晶硅的材料去除机制,加工表面质量明显提高,表面粗糙度显著降低,磨削沟槽变浅而宽,切屑变厚而短,单晶硅材料延性域去除比例增加;通过改变超声振动振幅与磨削深度之间大小关系,可实现磨削刃对工件的连续性接触去除和断续性接触去除两种模式的转变.     

石英玻璃旋转超声铣削表面质量研究

探索了高频旋转超声铣削石英玻璃的工艺规律与材料去除机理,检测分析了加工表面粗糙度与表面形貌,借助Matlab平台建模仿真了进给速度和主轴转速对磨粒运动轨迹的影响规律,研究了进给速度、主轴转速、切削宽度以及切削深度对加工表面质量的影响规律与机理。进给速度增大会导致刀具上的单颗金刚石磨粒的切削速度增大,参与切削的摆线平面投影运动轨迹变长,使表面粗糙度随进给速度增加先增大后减小;表面粗糙度值随主轴转速的增大总体上呈现出先减小后增大的趋势,主轴转速为3 000 r/min时铣削表面粗糙度最小;表面粗糙度值随切削宽度增大先增大后减小,切削宽度直接决定相邻刀具路径对应加工区域重叠范围,进而产生不同的磨粒划刻加工叠加效果;随切削深度增大,表面粗糙度值呈现出先增大后减小再增大的趋势,铣削过程中超声振动与切削深度配合产生的近成形表面材料去除模式对表面质量具有关键性作用。研究工作可为石英玻璃旋转超声铣削加工提供一定的工艺基础。     

38CrMnA材料功率超声振动珩磨加工工艺试验

超声振动珩磨是一种新型的、高效的精密加工技术,广泛应用于汽车、坦克发动机缸套或缸体类零部件中。针对特种难加工材料38CrMnA,分别利用超声振动珩磨和普通珩磨进行加工,主要对比了磨削力、磨削区温度、工件表面粗糙度等参数。试验结果表明,超声振动珩磨具有加工效率高、珩磨磨削力小、磨削区温度低、加工精度高等优点,为提高珩磨效率和解决韧性、高硬、高强材料的光整加工开辟了新途径。     

超声振动辅助磨削NdFeB永磁材料磨削力试验研究

磨削过程中,降低磨削力有利于提高硬脆材料的加工表面质量.对切向、径向和轴向超声振动辅助磨削NdFeB永磁材料的磨削力进行了试验研究,研究结果表明:超声振动的引入使磨削力随砂轮粒度和磨削用量变化的趋势减缓;与普通磨削相比较,三种超声振动方式均使磨削力降低,对于切向磨削力,轴向超声振动使之大幅度上升,切向超声振动次之,而径向超声振动使之下降;对于法向磨削力,三种超声振动方式均使之大幅降低,其中径向超声振动的影响最为明显,切向超声振动次之,轴向超声振动的影响最弱.     

切向超声振动辅助成形磨削齿轮的切削系数建模与试验研究

通过对磨粒-工件的运动特性分析,研究了切向齿轮超声成形磨削过程中分离加工机理,建立了超声振动作用下磨粒-工件的切削系数模型,得到了加工参数(砂轮速度、进给速度、超声频率和超声振幅)对切削系数的影响规律。针对切向齿轮超声成形磨削分离加工的特点,进行了齿轮超声成形磨削和普通磨削加工试验,获得不同加工参数对磨削力、磨削温度、残余应力和表面粗糙度的影响规律,并对磨削后表面的微观组织进行分析。试验结果表明：与普通磨削相比,在超声磨削过程中,磨削力、磨削温度和表面粗糙度在一定程度上得到有效的降低。三者的降低幅度随着砂轮转速、进给速度的增加而减小,磨削力、磨削温度的降低幅度随着超声振幅的增加而增大,而表面粗糙度的降低幅度随着超声振幅的增加呈先增加后减小的趋势;同时,齿面的残余压应力得到提高,其增加幅度随着砂轮转速、进给速度的增加而降低,随着超声振幅的增加而增大。此外,超声磨削可以显著改善齿面的纹理状态和表层的显微组织,并实现晶粒的细化。