线锯用金刚石微粉表面化学镀镍工艺及性能研究

金刚石微粉性能是提升金刚石线锯性能的关键因素。用化学镀方法在线锯用金刚石微粉表面镀镍,通过正交试验研究金刚石粒度、次亚磷酸钠浓度、镀液pH值和镀液温度对化学镀镀层沉积速率、镀层密度、镀层耐腐蚀性能、镀层致密度等性能的影响。结果表明:M1/2、M6/12、M20/30三种不同粒度金刚石微粉,在次亚磷酸钠浓度为25~35g/L、化学镀液pH值为3~11、化学镀温度为30℃~90℃时,针对镀层沉积速率、镀层密度和镀层耐腐蚀性的最佳工艺参数不同;不同粒度的金刚石微粉在相同工艺条件下化学镀镍,金刚石微粉粒度越大,镀层越均匀致密;金刚石微粉化学镀镍各工艺参数之间相互作用,共同影响镀层性能。对于不同粒度的金刚石微粉,各因素对镀层性能的影响权重不同,因此针对不同粒度、不同镀层性能需求的金刚石微粉应采取不同的镀覆工艺参数。

多规格组合式金刚石圆盘锯主轴端部径向位移与动态特性分析

多规格组合式金刚石圆盘锯是锯切石材的重要设备,其主轴结构对加工精度和加工效率具有重要影响。根据主轴弹性变形求得主轴端部径向位移关系式,分析主轴结构参数对主轴端部径向位移的影响。使用ANSYS Workbench软件对金刚石圆盘锯主轴系统进行模态分析,得到主轴前6阶模态频率和振型,并分析主轴结构参数与模态频率之间的关系。研究结果可为组合式金刚石圆盘锯主轴结构设计与优化提供参考。

圆柱工件变锯深工况下恒定锯切力约束多目标进给速度优化方法

针对国内金属锯切过程中,变锯深工况下带锯床加工效率低、加工振动大的问题,提出基于恒定锯切力约束的进给速度优化方法。基于锯切力动力学模型,以提高圆柱零件加工效率和降低最大锯切力为优化目标,以恒定锯切力范围、临界锯切力、机床进给速度、机床功率为约束条件,建立进给速度优化模型,并采用基于精英控制的非支配排序遗传算法(NSGA-II算法)对锯切过程中的进给速度进行优化。实例验证了恒定锯切力约束的进给速度优化模型的有效性,达到了恒定锯切力约束目标,提高了加工效率,降低了最大锯切力。最后,通过ANSYS有限元分析软件对锯条的瞬态响应进行动力学分析,验证了变进给速度锯切的加工稳定性。

铰链式带锯床锯架结构分析与优化

采用有限元方法对某型号铰链式带锯床锯架结构的静态特性进行了模拟分析,分别获得了张紧状态和锯切状态下锯架的应力应变分布规律,分析了锯架的变形情况,发现该锯架在从动轮侧存在应力集中现象,最大应力为159.02 MPa,超过了材料的许用应力。设计并进行了检测试验,根据数值模拟结果在锯架表面选择了8处测点,测试结果与数值模拟结果吻合较好,最大误差不超过10%,验证了有限元模拟结果的准确性。以模拟结果为依据对应力集中部位进行形状优化,优化后锯架的最大应力减小到59.11 MPa,安全系数达到4.2,符合高可靠性设计要求。结果表明,该优化方法对带锯床锯架的设计和优化具有指导意义。

带锯动态锯切负载建模与验证

针对现有带锯的锯切负载模型误差较大且无法预测动态特性等问题,将锯切负载特性分为稳态特性和动态特性进行研究。引入锯齿的锯削与刮削并存原理和斜锯齿等效原理,提出等齿距工况下单个锯齿的锯切负载稳态特性模型;引入锯切进给过程的微位移等效原理,优化锯切负载的锯削部分负载动特性;引入套齿周期特性和锯带传动的周期特性,建立了变齿距工况下单锯齿锯切负载的动特性模型。结果表明,单齿、套齿以及锯带传动的周期特性与实验结果吻合,并且3个主要锯切负载频率的误差不超过4%,因此,提出的模型可以较好地预测实际锯切负载动态特性。

基于ARM-CPLD的可编程金属带锯床控制系统

针对传统金属带锯床操作复杂、切割精度低、控制接口扩展性差等问题,对金属带锯床的切割要求作出了归纳,对控制系统中主要元件的选型、控制系统配电电路、软件控制界面、工作流程控制等方面进行了设计,提出了一种基于ARM-CPLD技术的可编程金属带锯床控制系统的方法。利用数控切割试验台对金属带切割尺寸和系统响应时间进行了测试。实验结果表明,该控制系统能实时显示并控制锯床运行状态,能够全自动进行加工,切割精度高,运行稳定,可扩展多路接口,不失为一套具有先进型、新颖性、实用性的控制系统。

某弓锯床的自动送料装置设计与应用

针对某弓锯床下料效率低、下料精度差和劳动强度大的问题,设计了一款弓锯床的自动送料装置,该装置能实现气动夹紧工件、轧辊支撑工件及步进电动机自动输送工件的功能。对其进行了整体结构设计,关键零/部件选型计算。通过对水平夹紧机构进行有限元分析,进一步来验证结构设计的合理性,最终做出实物样机。经过调试,自动送料装置的送料效果达到预期目标,该装置的设计与应用对废旧设备进行改造有一定的参考和实用意义。

金属带锯床超声水雾作用下锯切特性研究

针对微量润滑技术在金属带锯锯切加工过程中的应用开展相关研究,搭建了带锯条锯齿的超声水雾直喷式润滑系统,进行了干切削、冲刷和超声水雾作用下锯切对比实验。实验结果表明:超声水雾作用下锯切主切削力Fx的均值最小,为干切削时Fx均值的53%、冲刷作用时Fx均值的31%,且切削液消耗量更小,仅为冲刷作用时消耗量的10%。利用显微高速摄像机进行研究与分析,超声水雾作用下微米级切削液液滴在锯齿材料表面会形成微观润湿效应,使得液滴与锯齿材料表面具有更小的润湿角和润湿效果;此外,相比干切削和冲刷作用,超声水雾作用下形成的锯切切屑具有更小的曲率半径,仅为300μm,这也从另一方面说明了超声水雾液滴对锯齿表面润滑效果较好。

基于数字孪生的带锯床状态实时监控方法

针对传统金属带锯床加工过程中运行状态不稳定以及对运行状态实时监控效果差的问题,结合数字孪生技术,提出一种基于数字孪生的金属带锯床运行状态实时监控方法,构建了虚拟实体与物理实体互联的数字孪生体。首先,构建基于数字孪生五维模型的带锯床运行状态实时监控系统框架;其次,在获取锯床实际运行数据后,使用TWINCAT模拟PLC运行,通过XML文件的TCP/IP通信协议进行数据通信,完成数据的实时传输,最终将数据上传至MySQL数据库中存储;再次,开发了支持实时三维监测锯床运行状态的场景漫游功能、支持通过查询历史运行数据以再现锯床历史运行状态的历史重现功能;最后,测试验证了系统的实时性与有效性。结果表明:此系统实时性、交互性较好。

高速锯切单晶硅的锯切力和锯缝崩边研究

探讨在单晶硅的高速精密锯切中,锯切用量与锯切崩边幅度大小之间的关系。通过使用金刚石薄锯片对单晶硅进行高速锯切,测量和分析不同参数下的锯切力,并结合锯切力比来分析金刚石锯片对单晶硅的锯切中力与崩边相互联系的特征。结果表明:在高速锯切单晶硅过程中,锯切深度、进给速度增大都能引起锯切力与力比的增大,也造成了单晶硅崩边情况更加严重。但是转速的提高则可以使锯切力大幅降低,并有效抑制加工过程中沟槽侧面的崩边问题。锯切深度与进给速度的增加引起锯切力增大时使单晶硅材料更加倾向于脆性断裂而被去除,但是提高转速降低锯切力后可使单晶硅渐转化为塑性去除,有效提高了加工产品质量。

电子束扫描铝硅合金表面熔凝处理过程的失重分析

电子束扫描工艺影响着铝硅合金熔凝的性能。电子束扫描铝硅合金过程中,会伴随着失重现象,材料的失重对零件的表面形貌以及元素的分布有着直接的影响,进而影响到零件的性能。利用电子束扫描对铝硅合金进行表面熔凝处理,讨论下束时间、扫描频率及功率对表面熔凝处理后试样失重的影响;分析铝、硅两相汽化差异的理论依据,研究飞溅的形成条件,得到失重现象的形成机理。试验结果表明,失重量随着下束时间和功率的增加而加大,快的频率可以抑制失重的进行;饱和蒸汽压值较低的硅相的蒸发量要比铝大;在给定参数下,电子束在试样表面的作用深度可达18.5μm,在6μm处能量达到最大值。电子束熔凝铝硅合金过程中熔池的飞溅以及硅铝相的蒸发是铝硅合金表面失重的主要原因。

基于SA-OMA的锯床齿轮箱动态性能优化方法

为优化锯床刚性及动态力学性能,提高其工作效率与稳定性,提出一种锯床齿轮箱动态性能优化方法。采用将各传动轴系简化为质量单元的建模方法建立锯床齿轮箱数值模型,得到了齿轮箱的模态参数。对齿轮箱各设计变量进行灵敏度分析(SA),得到其对目标函数的灵敏程度。结合运行模态分析(OMA),获取齿轮箱在不同工况下的实际振动特性,进而优化锯床齿轮箱结构。对优化前后的锯床进行锯切实验和振动信号采集,实验结果表明,优化后的齿轮箱固有频率得到显著提高;在各工况下齿轮箱振幅均明显降低,锯床工作稳定性得到改善。本研究可为机床多体动力学建模与优化提供理论参考,也可为锯床高速稳定切削提供技术解决方案。

薄壁管锯切断面质量的研究

金属冷热切圆锯片在钢铁行业应用普遍,属生产及使用技术都较成熟的产品,锯切品种广泛,包括钢板、钢管、型钢等绝大部分钢铁产品。锯切过程中,各类薄壁产品较厚壁产品的断面质量难保证,因而对于高要求用户,提高锯切断面质量是锯片生产企业的首要工作。文章针对某钢铁企业钢管锯切现场出现的问题,展开薄壁管锯切断面质量的研究,分别从片体厚度、常规齿形及专用齿形、锯切工艺等几个方面入手展开研究,最终解决了薄壁管锯切断面毛刺严重等质量问题,满足了客户的要求。

夹片锯削加工专用锯床设计

夹片的锯削加工是夹片生产过程中的关键工序之一,现有的锯削加工方法存在不能连续锯削和加工效率低等问题。通过分析夹片的结构特点和加工工艺,提出了一种可连续锯削的加工方法。以此加工方法为基础,设计了一种夹片锯削加工专用锯床。详细介绍了该专用锯床的总体结构及工作原理,并对其关键技术进行了研究。该专用锯床提高了锯削加工效率,降低了劳动力成本和强度。

重型H型钢冷锯锯切能力优化研究

本文针对马钢重型H型钢生产线在锯切厚重规格过程中出现的锯切断面异常、锯齿裂纹严重等问题,分析了产生的原因,制定了工艺、设备方面的措施,优化了重型H型钢的锯切能力。

高速干式飞刀的切削温度模型

根据传热学和金属切削原理等,建立高速干式飞刀的切削温度模型,推导出多因素切削温度的计算公式,该模型的建立为进一步分析高速干式滚齿切削温度及切削机理奠定了基础。

钢管锯切夹紧力的力学分析

锯切夹紧力大小对钢管锯切有很大的影响。基于力学方法 ,详细推导了夹紧力计算公式。该计算公式对于现场的生产实践具有重要的指导意义 ,并且为锯机夹紧装置的设计提供了理论依据。

冷锯机锯片的瞬态动力学分析

针对φ1800mm冷锯机锯片在锯切H型钢过程中出现剧烈横向振动、锯缝变宽、产生过多材料损耗等问题,利用ANSYS软件对普通锯片和侧隙锯片进行瞬态动力学分析,研究锯片在受到轴向冲击时,锯片不同位置的振动衰减情况和锯片厚度、夹径比、侧隙对锯片横向振动的影响。对锯片进行锤击试验,研究锯片在锤击后的振动衰减情况。仿真与试验研究表明,增加锯片厚度和夹径比能有效减小锯片在受冲击后的最大振幅并缩减振动的衰减时间,侧隙锯片较普通锯片能减小片体的整体刚度,但影响较小。

ERW焊管数控仿形锯切技术的应用及发展

生产大规格ERW高频(电阻)直缝焊管,传统的单片式、双片式锯切方式受到了一定的限制,因此数控仿形锯切技术得到了发展。唐山冶金锯片有限公司采用了TiAlN涂层技术、锯齿角度优化设计,使国产锯片使用性能达到了德国产品的水平,为数控仿形锯机配套了优质和价格低廉的锯片。

简易平面波发生器波形平面度数值模拟

波形平面度是平面波发生器的关键参数.通过分析平面波发生器的工作原理,设计了结构简单的平面波发生器,并应用有限元软件LS-DYNA对平面波形的平面度进行了数值模拟.结果表明:在直径60%的范围内,在轴心和边缘的时间平面度小于0.05μs.说明设计的平面波发生器能够满足实验要求,设计方法可行.