陶瓷叶片型面超声磨削数控装置研制

为了解决陶瓷叶片型面加工难题,研制了超声磨削数控装置。介绍了该装置总体结构及主轴变频驱动系统设计。分析了圆柱磨轮数控超声磨削平行直纹面时磨轮空间位置,分析了加工原理误差产生原因,通过对磨轮两次偏移变换,可显著减小加工原理误差,计算出磨轮空间轨迹。采用新研制的装置进行了数控超声磨削陶瓷直纹面工艺试验,试验结果表明:超声磨削数控装置运行良好,轨迹计算合理;蠕动进给超声磨削加工陶瓷叶片型面是可行的,研究成果可用于陶瓷整体叶轮叶片型面加工。     

数控展成超声磨削主轴部件及驱动控制系统研制

分析了圆柱磨轮数控展成超声磨削平行直纹面时的刀具空间位置，介绍了数控展成超声磨削成形加工机床的总体结构，论述了磨轮主轴部件设计及主轴驱动方案，实现了主轴变频调速控制系统软硬件设计。采用研制的磨轮主轴部件进行了数控展成超声磨削陶瓷直纹面工艺试验，试验结果表明主轴部件及驱动控制系统运行良好。     

平行直纹展成电解磨削整体叶轮的控制技术

介绍了数控展成电解磨床的结构与运动、组合式四轴联动数控系统以及直纹展成电解磨削整体叶轮叶片型面的数学模型。对整体叶片的叶片型面进行了平行直纹展成电解磨削。     

三坐标数控磨床加工直纹面的刀位计算

提出一种用三坐标数控磨床加工直纹面的刀位计算方法,这种方法利用基于曲面的“点－向量”（point-vector)法用一系列小平面逼近直纹面,通过将工件坐标系旋转和平移使这些小平面依次与砂轮表面重合,然后对相关节点和矢量进行坐标变换,可以计算出床床的3个轴在相应位置的绝对坐标和相对坐标,应用这种方法,作者成功地解决了一个实际工程问题。     

回转曲面直纹面槽建模技术研究

针对回转曲面直纹面槽类零件的造型问题,本文提出了一种基于计算几何的模型建立方法。首先,通过理论点拟合平面NURBS曲线,再缠绕平面曲线于柱面上获得直纹面准线,然后通过直纹面槽导动杆角度获得目标直纹面,最后通过求取直纹面等距面和垂直直纹面得到回转曲面直纹面槽。文中对直纹面准线、等距直纹面、垂直直纹面的生成方法进行了研究。实例证明该方法可行有效。     

工程陶瓷超声磨削轨迹仿真

进行了工程陶瓷一维、二维超声磨削试验;通过对超声磨削陶瓷工件表面划痕轨迹的计算机模拟仿真,重点分析了安装角与二维超声相位差对单颗磨粒运动轨迹的影响;通过对比超声磨削试验SEM照片,讨论了超声磨削各参数对加工质量的影响。研究结果完善了加工因素对去除率的影响规律。     

超声振动磨削陶瓷的温度场特性研究

采用人工热电偶法,通过普通磨削和超声振动磨削对比实验,对陶瓷材料ZrO2平面磨削的温度场进行了实验研究。并对磨削参数与磨削温度的关系,进行了理论分析及实验验证。结论表明:距磨削表面越远,其磨削温度的峰值越远离热源;增大磨削深度、提高磨削速度和工作台进给速度都会使工件表面温度升高。正交试验表明,磨削深度对温度场的影响较大。普通磨削时工件表层的温度较高,易发生磨削烧伤,采用超声复合磨削能有效降低工件表层温度。     

基于UG软件直纹面整体叶轮的数控电解机械复合加工方法研究

利用UG软件生成数控轨迹,只需一次走刀即可实现对一不锈钢整体直纹面叶轮的开粗加工,足见其效率之高。     

工程陶瓷超声磨削温度的实验研究

采用人工热电偶法,对工程陶瓷平面的普通磨削温度和超声磨削温度进行了实验研究。实验结果表明:超声振动磨削温度比普通磨削温度高14%～17%。     

氧化锆陶瓷材料的旋转超声加工

研究了用旋转超声加工的方法对氧化锆陶瓷材料进行磨削,探讨了旋转超声磨削的机理,并采用正交组合试验方法,进行了旋转超声磨削加工试验。通过试验探讨了工艺参数对表面粗糙度的影响,从而确定了一组最佳的磨削工艺参数。     

Development of a novel ultrasonic unit for grinding of ceramic matrix composites

Ceramic matrix composites (CMCs) are promising materials for many high-technology engineering applications in harsh and severe environments due to their superior properties. However, in spite of all advantages, the employment of CMCs has been impeded by their high machining and finishing costs. Many of recently developed CMCs are very difficult to machine with the conventional machining technology, and improvement of the existing machining process is required and crucial. To overcome the existing technological constraints in the grinding of CMCs, a special designed block sonotrode was invented (and was registered for patent). The realization of ultrasonic-assisted machining on conventional machine tools can be carried out with much less effort by means of the new invented system. The invented block sonotrode is a specially designed perforated plate and demonstrates a multi-resonant frequency behavior. Experimental results illustrate the high performance of the presented method. A significant reduction in grinding forces and surface roughness and an increase in G-ratio have been achieved.     

国产数控系统在平面磨床上的应用

目前,应用先进的数控技术,提高生产效率和加工精度,已经成为机床用户的迫切要求.在量大面广的普通平面磨床上,加装数控系统后成为数控平面磨床,这对电气系统的设计提出了很高的要求.     

工程陶瓷磨削表面残余应力测试

作为特殊的硬脆工程材料,陶瓷零件的断裂强度和韧性对表面应力状态异常敏感,测试其表面应力有重要意义。 阐述X射线法的测试原理和方法,建立微挠度法的测试模型,介绍压痕裂纹法、剥层法、云纹法的测试原理。比较各种方 法,提出探求一种更精确、更经济、更实用的测量方法是非常迫切的课题。     

三维曲面数控磨削砂轮磨损测控与补偿研究

针对三维曲面数控磨削 ,设计测量仪 ,其和数控磨削系统相配合 ,完成砂轮磨损的测量和补偿 ,提高了三维曲面磨削精度及砂轮耐用度 ,并应用于电视机尾锥玻壳模具的磨削     

Form-truing error compensation of diamond grinding wheel in CNC envelope grinding of free-form surface

In computer numerical control (CNC) grinding of free-form surface, an ideal arc profile of trued diamond grinding wheel is generally employed to plan 3D tool paths, whereas its form-truing errors greatly influence the ground form accuracy. A form-truing error compensation approach is proposed by using an approached wheel arc profile to replace the previously designed ideal one. The objective is to directly compensate the trued wheel arc-profile errors. It may avoid the time consumption of traditional approach that compensates the measured coordinate point errors of workpiece to an iterative grinding operation. First, the 3D tool path surface was constructed to plan the 3D tool paths. Second, the CNC arc truing of grinding wheel was conducted to analyze the form-truing error distribution relative to the applied wheel arc profile. Then, the form-truing error compensation was carried out in CNC envelope grinding. Finally, the iterative closest point (ICP) algorithm was used to match the measured coordinate points of workpiece to ideal free-form surface. It is shown that the 3D tool path surface constructed is practicable to plan arbitrary 3D tool paths for the form-truing error compensation. The ICP matching may be used to investigate 3D ground form error distribution. It is confirmed that the form-truing error compensation can directly improve the 3D ground form accuracy. It may decrease the 3D ground form error by about 20% when the 2D form-truing error is reduced by about 58% using the same truing conditions for CNC grinding.     

数控麻花钻磨槽机的设计

为提高加工效率和加工质量,对磨槽机进行数控改造和结构设计,并分析其工作加工过程以达到理想效果.     

纳米陶瓷涂层磨削表面残余应力的研究进展

纳米陶瓷涂层材料具有高硬度和高耐磨性,采用超硬磨料的金刚石砂轮磨削是其最主要的加工方法,在磨削时容易出现表面残余应力而导致表面裂纹.目前,国外在纳米结构陶瓷涂层磨削表面残余应力的研究很少,我国正在对纳米陶瓷涂层材料超精密磨削后表面残余应力方面进行研究.介绍了纳米结构陶瓷涂层的研究背景,阐述了纳米结构陶瓷喷涂材料性能特点,分析了纳米结构陶瓷涂层的磨削研究动态和磨削表面残余应力的研究现状.分析研究表明,纳米结构陶瓷涂层的开发与研究将会受到越来越广泛的重视,其后续研究将是下一步的工作重点.     

Study on the characteristics of zirconia ceramic in three-dimensional ultrasonic vibration-assisted ELID internal grinding

Journal of Mechanical Science and Technology - Three-dimensional (3D) ultrasonic vibration-assisted ELID grinding, which combines 3D ultrasonic vibration-assistance with electrolytic in-process...     

工程陶瓷磨削表面残余应力的数学模型

作为特殊的硬脆工程材料，陶瓷零件的断裂强度和韧性对表面应力状态异常敏感，建立相应的数学模型是研究残余应力的理论基础。本文阐述了陶瓷材料在磨削过程中的弹塑性变形数学模型，建立了磨削温度模型，介绍了利用磨削参数进行编码的二次回归模型，从而为预测和控制残余应力数值及性质提供指导。