超声辅助纯水微细电解加工

基于离子状态去除材料的加工机理及其加工后工件表面的优异特性,电解加工在微细、精密,甚至是纳米加工中都存在很大的发展潜力.针对绿色制造和微细加工的需求,提出以纯水为电解液的微细电解加工工艺方法,采用阳离子交换膜促进纯水解离,提高电解加工过程中电流密度;并利用超声辅助电解液产生振动冲击及“负压空化”效应来消除附着在工件表面的钝化膜,解决加工过程中电解产物排出问题,不仅提高了材料去除率,更保证了加工过程的稳定性.     

超纯水微细电解加工的可行性研究

针对绿色制造和微细加工的需求,对一种新型微细电解加工方法——超纯水微细电解加工进行了基础研究.在试验原理的基础上,研制了试验装置,研究了阳离子交换膜促进超纯水水解离的机理及其提高电解加工过程中电流密度的因素,并通过工艺试验在不锈钢薄片上加工出微小孔,从而论证了超纯水微细电解加工的可行性.     

电解电压对铸铁基金刚石砂轮氧化膜的特性影响

ELID镜面磨削硬脆材料可以获得高质量的加工表面,在加工中铁基金刚石砂轮的氧化膜起着至关重要的作用.研究了氧化膜在不同电解电压下的特性.结果表明,随着电压的增大,氧化膜的厚度与生成速率都变大.同时,在磨削效率和加工工件的表面质量等因素的综合分析基础上,对电解电压参数进行优化,在本试验条件下,最佳实验参数为90 V.     

微细结构超声电解复合加工工艺研究

利用组合电加工方法制作的多种微细工具阴极,对多种材料进行了微细超声与微细超声电解复合加工的对比试验.结果表明微细超声电解复合加工对于提高微细结构加工效率与成形精度有明显效果.     

齿面交叉沟槽电解加工多场耦合仿真分析

通过分析电解加工的电场特性,建立了齿面交叉沟槽的电场和结构场耦合仿真三维及简化模型.利用仿真软件对工件表面的沟槽加工过程进行了动态仿真,分析了在不同时刻工件表面的电流密度分布与轮廓变化,同时研究了两种阴极优化结构对沟槽成型过程的影响,得出结论:使用侧壁绝缘成形阴极加工和使用片状阴极加工的工件表面在沟槽轮廓处的蚀除量一致...     

基于多线电极的电解线切割试验研究

为提高电解线切割的加工稳定性和加工效率,设计了一种电解线切割的多线切割装置。该装置可以装夹多根线电极,实现多线电极电解加工;采用了一种新的多线电极张紧装置,可以减小加工过程中线电极的抖动。利用多线电极电解线切割加工系统,进行了多线切割加工试验,探究主要工艺参数对加工质量的影响规律,试验结果表明:多线电极张紧装置有效地降低了加工过程中线电极的抖动,使加工稳定性大幅提高,避免了加工过程中出现短路现象;采用多线电极同时切割加工可以提高加工效率,同时采用复合电解液也可以提高加工效率。     

可控电解珩磨加工的电流控制技术及金属去除规律的研究

研究了以微机实时控制电解珩磨过程中工件表面的电解电场强度,从而调控各点的金属去除速度,获得工件要求的几何形状精度的新加工方法(可控电解珩磨).该方法在降低工件表面粗糙度的同时,还具有纠正工件几何形状误差的能力,尤其适用于高精度复杂形状工件和难加工金属材料的精密加工.本研究采用不完全微分算法实现电解电流的闭环控制,并且应用人工神经网络技术建立了系统的施电模型.实验结果表明,该方法可获得满意的加工精度.     

微细电解加工及其复合加工技术

结合近几年微细电解加工技术的发展状况,阐述了常规微细电解加工技术、微细电火花电解复合加工技术、微细超声电解复合加工技术、微细激光电解复合加工技术等方面的最新研究进展,研究表明微细电解加工及其复合加工技术是实现难加工材料或具有复杂特殊结构微细金属零件的理想加工制造方法。     

超声振动辅助微细铣削工件动态位移分析

为了探索改善微细铣削加工条件、提高微细铣削加工精度的新途径,研究了利用超声振动辅助微细铣削对工件动态变化的影响.计算分析了普通铣削和超声振动辅助铣削加工时主切削力波形特点,建立了刀具/工件振动系统模型,理论计算了施加超声振动前后工件的动态位移,并以2A12为实验材料进行了铣槽实验验证.理论分析和实验结果表明,进给方向超声振动辅助微细铣削可以获得近似脉冲状的切削力,获得均匀细小的切屑,同时减小工件在切削加工中的动态变化,有助于提高加工尺寸精度.     

电解液沉淀池设计及其参数化实现

针对大口径膛线电解加工过程中最易形成瓶颈的电解液过滤问题,文中分析了氢氧化铁的生成速度、沉淀速度、产物成分及性质,提出一种完整的沉淀池设计方法.为了增加电解液滤过路径的长度,探讨了使澄清液通过出水堰进入清液池的复式电解液池结构.根据设计流量,计算沉淀池的表面水力负荷.按加工电流及污泥层高度选择有效水深和污泥斗高度,计算沉淀池容积并设计其他各部分尺寸,校核电流容量、中心管流速及堰负荷,结果满足设计要求.采用LabVIEW对加工过程污泥层高度进行模拟显示,实现了电解液池的参数化设计.     

微细特种加工组合系统及应用

为了改善微细特种加工工艺,提出并研究了具有实体工具的微细特种加工的组合技术.对几种微细特种加工工艺进行分析,找出其共同特征.将微细电火花、微细超声、微细电解加工组合在同一系统中.采用了模块化设计,针对该系统研制了基本模块,配备了视频显微系统.用微细电火花工艺加工出直径5μm的微细轴和直径6μm的微细孔以及形状复杂的微结构,用倒置式电火花-超声复合工艺加工出深径比25的微细孔,用微细超声工艺加工出直径13μm的微细孔,用微细电解工艺加工出直径100μm的微细孔.这种组合扩大了微细特种加工的范围,提高了加工效率.     

透波性Si3N4陶瓷铣削过程刀具-工件摩擦特性

透波性Si_3N_4陶瓷是制造天线窗的主要材料之一,铣削过程中刀具-工件摩擦特性与加工表面形貌紧密相关.本文以透波性Si_3N_4陶瓷铣削加工为研究对象,通过分析加工过程中刀具-工件接触关系得到摩擦接触区域主要集中于切削刃后刀面与工件表面;探究了不同加工机理下接触区域摩擦机理,塑性域加工摩擦机理为粘着摩擦、刀具表面粗糙度波峰犁沟摩擦和陶瓷粉末滚动摩擦,脆性域加工还包含碎裂型陶瓷颗粒犁沟摩擦;在此基础上应用已有的微观表面形态与表面接触的摩擦力及摩擦系数理论给出了Si_3N_4陶瓷与铣刀材料的摩擦系数计算公式;通过实验对分析结果进行了验证.结果表明:透波性Si_3N_4陶瓷加工机理转变的临界切深值大于0.3 mm且小于0.4 mm;摩擦系数计算公式最大误差率为20.46%,能在一定程度上反映加工过程中摩擦特性演化规律;加工机理初始转变阶段,摩擦系数值降低,且摩擦系数对表面粗糙度影响呈现三阶多项式分布规律.该研究为提高透波性Si_3N_4陶瓷铣削加工表面质量提供了参考.     

光学元件研磨加工裂纹形成过程数值模拟

针对传统有限元方法过度依赖于网格,计算时磨粒和工件接触区域的网格畸变严重,很难模拟脆性材料加工中材料内部裂纹的形成过程这一问题,利用光滑粒子流体动力学法建立单个磨粒切削加工过程的FE/SPH耦合有限元模型,对熔石英材料研磨过程进行数值模拟,为脆性材料切削过程的仿真提供了新途径.系统分析研磨加工中亚表层裂纹的形成过程以及切削参数对亚表层裂纹深度的影响规律.仿真结果表明:磨粒刚开始切入工件时材料处于弹/塑性变形阶段,随后在磨粒的挤压及撕扯作用下,材料内部产生大量微裂纹,微裂纹的合并、连通和扩展最终形成了平行于工件表面的横向裂纹和垂直于工件表面的纵向微裂纹,导致工件材料的脆性断裂去除.     

试论切削加工表面粗糙度影响因素及应对策略

工件表面粗糙度主要是由加工过程中刀具和零件表面间的摩擦、切屑分离时表面金属层的塑性变形及工艺系统的高频振动等原因形成的.经机械加工后的零件表面,不可能是绝对平整和光滑的,实际上存在着一定程度宏观和微观几何形状误差,一般用粗糙度值来表示,所以表面粗糙度是反映微观几何形状误差的一个指标.本文就对工件切削加工表面粗糙度影响因素进行了分析,并提出了相关应对办法,以此提高工件加工质量.     

喷粉微细加工技术的应用

喷粉微加工技术是对硬脆材料进行微细加工的一种非常有潜力的加工方法.喷粉加工是基于传统的喷砂技术发展起来的一种加工硬脆材料的新技术,具有环境好、无热影响区、无火花、成本低等优点,对硬脆材料的精密微细加工特别是对复杂的三维微细结构的加工非常有效.本文介绍了喷粉加工技术的基本原理、加工过程和应用.     

利用UG动态装配实现数控电解加工过程模拟

基于UG软件平台,采用其二次开发工具UG/OpenAPI和动态装配方法,实现数控电解加工过程的动态模拟,从而验证数控加工轨迹,检测工件、阴极间的间隙,判断是否发生干涉,实现去除材料的加工模拟并生成加工结果模型,为数控代码、阴极设计的改进提供依据,为试验加工打下基础.重点探讨了这一工具开发的关键点,并进行了工艺试验.     

气膜屏蔽射流电解加工动态成型及实验研究

气膜屏蔽射流电解加工在高压气体作用下,可成形出精度更高、表面质量更好的微结构。为了掌握气膜屏蔽射流电解加工中材料蚀除规律,对加工间隙内多场耦合作用机理进行了理论研究,并基于Fluent和Comsol软件模拟分析了加工间隙内气液分布、电场、流场和温度场等规律,得出工件表面动态成型演变规律并搭建实验设备进行了实验验证。研究结果表明:与传统的射流电解加工相比,气膜屏蔽射流电解加工下加工间隙内电流密度及温度降低、凹坑宽度及深度变小以及深径比提高,实际加工实验与模拟结果相吻合。     

微细电火花线切割加工表面的支承与润滑特性

针对微细电火花线切割加工表面的微观特殊形貌,研究了该加工表面的支承特性和润滑性能,对微细电火花线切割加工的工程应用具有重要的参考价值.应用截面的二值图求得截面积,绘制微细电火花线切割加工表面的表面支承面积率曲线,应用MATLAB的PDETOOL工具箱得出微细电火花线切割加工单个微坑内的油膜压力场.结果表明,微细电火花线切割加工表面的峰谷分布比较规则,在支承面积率tp=49.228%时,水平截距c=8%,当tp=80%时,c=232%;微细电火花线切割加工表面的峰区材料体积增加迅速,表面具有较好的支承特性;表面越粗糙,表面的支承性能越差,而核心区液体滞留性越好;微坑储存润滑油,显著改善了加工表面的润滑状况;接触表面在油膜压力作用下接触均匀,对冲击压力有缓冲作用,提高了微细电火花线切割加工表面的耐磨性能.     

基于MATLAB/SIMULINK的超声波振动加工过程仿真研究

在建立超声波振动加工过程中“刀具—工件”系统的动力学模型的基础上,应用MATLAB软件中的Simulink建立了该系统的控制系统模型,并对振动加工过程中工件的运动规律进行了仿真分析.仿真结果表明,超声波振动加工方法能够极大地降低普通切削过程中工件的振动,对提高工件的加工表面质量和加工精度具有重要意义,是实现精密切削加工的一种有效方法.     

中极法电解—磨削外圆阴极面的设计

中极法电解——磨削是电解加工的一个分支,它使用钝化性电解液,能加工高硬度“难加工”的金属材料,质量较高,对工件和机床的散蚀与腐蚀都很小。本文提出了阴极型面的设计方法,建立了型面圆弧半径的计算方程式。比较详细地研讨了钝化性电解液与阴极型面设计两个关键,并提出了试验数据。