单层磨料凝胶抛光垫的加工性能研究

目的 研究单层磨料凝胶抛光垫的加工性能,为提高磨料利用率以及降低磨料对凝胶基体的破坏提供解决思路.方法 使用自行搭建的测力装置,对磨粒与基体的界面结合强度进行研究,分析磨料粒度和偶联剂对界面结合强度的影响,研究磨料粒度和结合剂厚度对磨粒附着的影响,并将制备的单层磨料凝胶抛光垫与常规多层磨料凝胶抛光垫分别在湿抛光和干抛光工艺条件下加工碳化硅衬底,对比两者的材料去除率、表面粗糙度和工具的磨损情况.结果 200/230目金刚石磨粒的界面结合强度是80/100目的4倍有余,添加偶联剂后,80/100目金刚石磨料与基体的界面结合强度提高了75％.粗粒度的W40多层磨料容易破坏凝胶基体的结构,而细粒度的W5单层磨料不会破坏凝胶基体结构,且单层磨料工具的凝胶体涂覆厚度应低于0.6 mm.湿抛光条件下,单层磨料工具能达到多层磨料工具的抛光效果;干抛光条件下,单层磨料工具的材料去除率相比多层磨料工具提升11.5％;湿抛光和干抛光条件下,单层磨料凝胶工具的耐磨性都显著强于多层磨料工具.结论 单层磨料凝胶工具在湿抛光条件下具有与多层磨粒凝胶工具等效的加工能力,但是在干抛光条件下,单层磨料凝胶工具的加工能力和使用寿命要显著优于多层磨料凝胶工具.     

微量润滑技术代替切削液的工程应用研究

以实际工况为背景,对比分析了微量润滑和切削液浇注对刀具寿命的影响,优化了切削工艺参数和微量润滑功能参数,使微量润滑条件下的刀具寿命接近切削液浇注条件下的刀具寿命.此外,对微量润滑技术使用过程中的空气颗粒物进行测量,发现空气颗粒物浓度上升了127％,建议使用空气过滤器等方式加强劳动安全防护.     

基于数字微镜器件的并行彩色共聚焦测量系统

彩色共聚焦技术因其高分辨率、高测速的特点,在表面形貌测量领域备受关注,然而现有的彩色共聚焦技术多为单点测量,一定程度上限制了测量效率。本文在彩色共聚焦技术的基础上,以DMD作为光分束器件,结合自主研发的大口径色散管镜,利用面阵彩色相机作为光电接收器件,研究和建立了基于数字微镜器件的并行彩色共聚焦实验平台,实现了对被测物面上多个探测点的并行图像处理。最终,利用所搭建的并行彩色共聚焦测量系统,对50μm高的台阶和自制台阶进行了测量,并对硬币的表面形貌进行了三维恢复。实验结果表明,该测量系统的轴向测量范围为300μm,测量精度达到微米级;同时,能够较好地恢复硬币的表面形貌特征,具有较好的测量效率与可靠性。     

动态冲击载荷下无氧铜的力学性能研究

利用分离式Hopkinson压杆实验装置(SHPB)对无氧铜进行了常温下不同应变率(2 500 s-1~15 500 s-1)的动态力学性能进行了测试,得到常温下无氧铜的真实应力-真实应变曲线,并分别通过Power-Law本构模型和JohnsonCook本构模型对其进行了拟合。结果表明:无氧铜在受到动态压缩载荷的作用时,其塑性流动应力对应变率并没有表现出敏感的趋势,但对于材料的屈服应力则在应变率高于14 000 s-1时明显增加,同时材料的应变强化效果降低,另外,相较于Johnson-Cook本构模型,Power-Law本构模型能够更准确的预测无氧铜在高应变率下的塑性流动应力。     

PVD TiCrAlN刀具涂层高频疲劳性能研究

通过超声辅助振动的方式,用金刚石压头对PVD TiCrAlN涂层进行不同振幅下的高频冲击试验。采用扫描电子显微镜(SEM)和3D轮廓仪等对冲击后涂层的表面破坏形式和压痕形状进行检测,得出TiCrAlN涂层的抗冲击能力,分析了涂层冲击失效机理。结果表明:TiCrAlN涂层在受到冲击时产生侧向裂纹等失效形式;涂层在冲击载荷下受到的最大拉应力靠近冲击中心接触区边界;TiCrAlN涂层在高频冲击载荷作用下容易发生破坏,但是没有发生剥落,原因可能是:TiCrAlN涂层与基体界面处的结合力较好,涂层与基体界面的结合力影响了刀具涂层的抗冲击强度。     

CAM在石材数控雕刻中的应用

传统雕刻加工技术与现代化数控技术相结合的加工方式已成为获取石雕的主要加工方式之一。回顾了石材雕刻的发展及其加工方式,介绍了CAM(Computer Aided Manufacturing)在数控加工中的应用,阐述了石材雕刻加工的特殊性和CAM在石材数控雕刻加工中的应用及存在问题,并展望了今后石材数控雕刻加工的发展趋势。     

超精密磨削YAG晶体的脆塑转变临界深度预测

钇铝石榴石（YAG）晶体是制造固体激光器的重要材料,超精密磨削是加工YAG晶体等硬脆材料零件的重要方法,研究硬脆材料加工表面的微观变形、脆塑转变机理对超精密磨削加工具有重要的指导作用。为了实现YAG晶体低损伤磨削加工,获得高质量表面,基于弹塑性接触理论和压痕断裂力学,通过分析单磨粒划擦作用下材料表面的变形过程,考虑材料的弹性回复、微观下力学性能的尺寸效应,建立了脆塑转变临界深度的预测模型,并计算得到YAG晶体的脆塑转变临界深度为66.7 nm。在此基础上,通过不同粒度砂轮超精密磨削YAG晶体试验对建立的脆塑转变临界深度预测模型进行验证,并计算不同粒度砂轮在相应工艺条件下的磨粒切深。结果表明,磨粒切深高于脆塑转变临界深度时,YAG晶体磨削表面材料以脆性方式被去除,磨削表面损伤严重;磨粒切深低于脆塑转变临界深度时,磨削表面材料以塑性方式被去除,能够获得高质量磨削表面,加工表面粗糙度达到1 nm。建立的脆塑转变临界深度预测模型能够为YAG晶体的低损伤超精密磨削加工提供理论指导。     

超硬磨料套料钻水下钻削P110钢的磨损实验

P110钢具有良好的综合力学性能,广泛用作油气井的套管,使用硬质合金工具对其进行水下钻削时工具磨损严重。实验研究3种不同超硬磨粒及结合剂的套料钻水下钻削P110钢的磨耗比,跟踪观察套料钻表面的磨粒形貌变化,并分析金刚石磨粒表面的石墨化情况。结果表明：在相同加工条件下,3种不同套料钻的端面磨耗大致相同,但使用金刚石磨粒的套料钻侧面磨损明显小于使用立方氮化硼（cBN）磨粒套料钻的;在水下加工条件下,端面金刚石磨粒会产生石墨化,但其仍保持一定的切削能力;结合剂硬度影响磨粒出露,从而导致套料钻在不同工作状态下的性能产生差异。     

轮槽铣削振动监测及切削参数优选方法初探

文章以汽轮机转子轮槽铣削的粗加工、半精加工、精加工过程为研究对象,利用激光位移传感器对切削过程的振动进行测量,通过信号处理器计算得到数据,输出受力和振动图像,并提取相应的特征信号(功率谱密度PSD、频谱RMS、峰峰值),对发生振动的数据进行辨识处理。最后,建立切削工艺参数和振动特征信号的关系,为相应的工程需要提供技术支持。