铣磨车高速走行手柄线性调速设计

钢轨铣磨车高速行车过程中,由于马达比例阀电流与速度呈非线性关系,通常存在走行手柄无法进行线性调速的问题。本文针对钢轨铣磨车手柄非线性调速的问题,通过对比例电磁阀的输入电流与走行速度关系的非线性曲线进行分段处理和理论误差计算,使得铣磨车高速走行速度与走行手柄间呈线性关系。仿真与实验结果表明,该手柄实际调速误差在1%以内,满足工程使用要求。

三维超声振动辅助铣磨氧化锆陶瓷的试验研究

分析了三维超声振动辅助铣磨(Ultrasonic Vibration Assisted Grinding,UAG)中单颗磨粒的运动学,采用自主搭建的三维超声振动辅助铣磨加工系统,对氧化锆陶瓷进行超声振动辅助铣磨加工试验.在不同超声辅助条件下,对比铣磨氧化锆陶瓷的法向铣磨力、表面粗糙度和工件表面形貌,研究不同加工参数对三维UAG加工过程的影响规律以及三维超声对铣磨过程的影响.研究结果表明,铣磨氧化锆陶瓷时,法向铣磨力随超声辅助加工维度的增加而减小,三维UAG加工可有效降低其铣磨负荷,且加工参数对法向铣磨力降低幅度的影响最小;法向铣磨力降低幅度随进给速度与切削深度的增大而减小,随主轴转速的增大而增大.氧化锆陶瓷工件的表面粗糙度随超声辅助加工维度的增加而降低,表面形貌逐渐呈现更多的塑性划痕,加工参数对三维UAG加工表面粗糙度的影响最小.由此可见,三维UAG加工中,单颗磨粒切削轨迹长度的增大有利于其切削厚度减小,从而降低铣磨力并改善加工表面质量.

螺旋铣磨碳纤维复合材料铣磨力仿真及试验研究

本文基于单颗磨粒的运动轨迹方程,采用ABAQUS有限元软件模拟了螺旋铣磨过程,并对孔出入口边缘的应力分布情况和铣磨力的变化规律进行仿真分析。研究了在螺旋铣磨制孔过程中,碳纤维复合材料(CFRP)铣磨力的变化规律和不同工艺参数对铣磨力的影响程度,随后设计螺旋铣磨正交试验,采用极差分析法分析试验结果,并与仿真结果进行对比验证以确定仿真的准确性。研究结果表明:主轴转速与轴向铣磨力呈负相关,并且F_(x)在3 500 r/min时最小,公转转速、螺距与铣磨力呈正相关;公转转速对切向铣磨力的影响程度最大,主轴转速和螺距次之;公转转速对轴向铣磨力的影响程度最大,螺距和主轴转速次之。

地铁钢轨铣磨车一次成型铣磨作业技术研究

针对当前地铁钢轨铣磨作业效率低下的问题,本研究致力于开展地铁钢轨铣磨车一次成型铣磨作业技术研究。本文针对北京地铁运营线路特点,特别是异常磨损地段单线183公里,本研究采用了铣磨车对轨道线路进行一次成型铣磨作业。经过铣磨处理后,钢轨的轨况得到了改善,轨道病害得到了消除,轨道平顺性得到了恢复,轮轨接触关系得到了优化。这不仅提高了客运车辆运行的安全性和舒适度,而且节省了维修成本,有效降低了维修费用。

基于视觉感知域的钢轨铣磨车人机界面布局优化方法

如何快速获取铣削作业参数信息与铣磨车车机作业状态是保证钢轨铣磨车钢轨修复作业效率、质量与安全的关键。基于此,提出一种基于灰狼-蚁狮算法的钢轨铣磨车人机交互界面优化方法。综合考虑钢轨修复过程中多维度信息、多流程、多功能、多对象等要求,建立以视觉感知强度为目标的钢轨铣磨车人机交互界面优化模型;提出一种基于灰狼-蚁狮的模型求解算法,解决多决策变量界面布局模型求解时陷入局部最优与极值点逼近问题,获得钢轨铣磨车人机交互界面优化方案。最后,对优化前后的钢轨铣磨车人机交互界面进行眼动实验,实验结果表明,优化后的人机界面布局在舒适性、安全性以及界面的合理性上都优于原装备的设计,验证了该模型与算法的有效性和可行性。

SiCp/Al窄槽的铣磨实验研究(Ⅰ)——磨削力

针对SiCp/Al复杂曲面加工中大去除量、高精度的需求,以窄槽的铣磨加工工艺为例,实验研究SiCp/Al窄槽铣磨加工中加工参数、铣磨工具对铣磨力的影响规律.实验结果表明:加工参数和铣磨工具均对铣磨力有影响.在实验参数取值范围内,铣磨力随砂轮线速度、进给速度的增大而增大,进给速度对铣磨力的影响最大;采用螺旋槽铣磨工具可显著降低铣磨力,但铣磨力波动较大,并随螺旋角的增大而减弱.在实验条件下,可优选铣磨力波动相对较小的50°螺旋角的开槽砂轮进行窄槽的粗加工.

SiCp/Al窄槽的铣磨实验研究(Ⅱ)——表面粗糙度

针对SiCp/Al构件加工中大去除余量、高精度的需求,以铣磨加工窄槽为对象,实验研究电镀金刚石砂轮铣磨加工SiCp/Al窄槽中的加工参数、铣磨工具对已加工表面粗糙度的影响.实验分析表明:铣磨速度、进给速度、砂轮粒度和结构对SiCp/Al铣磨表面的粗糙度有显著影响,砂轮速度对表面粗糙度的影响呈鞍型,先降后增;表面粗糙度随进给速度的增大而增大;不开槽砂轮可获得低粗糙度的表面.采用降低进给速度,提高砂轮速度,不开槽砂轮可获得低粗糙度的加工表面.在实验条件下,最佳铣磨参数组合是磨削速度9.42 m/s,进给速度20 mm/min;如采用开槽砂轮铣磨窄槽,则铣磨工具的容屑槽螺旋角可选50°.

铣磨与打磨相结合的重载铁路钢轨综合维修方案研究(上)

为提高重载铁路钢轨轨面严重病害的维修效率和质量,提出铣磨与打磨相结合的重载铁路钢轨综合维修方案。依据维修流程,综合分析钢轨表面剥离掉块、钢轨波磨和钢轨磨耗的严重程度,确定需要铣磨的区段,制订铣磨方案和打磨方案,并确定铣磨和打磨作业间隔。通过比较仅打磨和综合维修方案的维修效果可知,当钢轨轨面存在严重病害时,采用综合维修方案可以减少钢轨打磨遍数,提高维修效率,节约维修成本,改善轮轨关系,并且抑制钢轨轨面病害发展效果更显著。

钢轨铣磨技术在高速铁路小半径曲线的应用

为解决高速铁路进出站或临近管界的小半径曲线钢轨表面疲劳伤损问题,修复钢轨廓形,结合现场调查数据,分析了小半径曲线地段钢轨廓形质量、轨面状态、钢轨廓形偏差和轮轨接触关系。从轮轨关系角度分析了轨面疲劳伤损产生原因,提出了利用钢轨铣磨车和道岔打磨车的综合整治方案。结果表明:铣磨打磨作业后钢轨廓形质量和轨面状态得到明显改善;轮轨接触点分布位置更加合理,分布范围更加均匀,有效避免了轨面应力集中问题;动检车横向加速度明显减小,轮轨接触关系得到改善。

颗粒增强铝基复合材料在铣磨加工中砂轮磨损机理与铣磨力研究

铣磨是颗粒增强铝基复合材料的一种新的加工方法,金刚石砂轮的磨损机理和铣磨力是铣磨加工研究中的基本问题。通过对Al2024/SiCp进行铣磨加工,分析了电镀金刚石砂轮的磨损机理,指出金刚石颗粒的破碎、脱落是砂轮失效的主要原因,另外,也存在着金属结合剂的开裂、脱落现象；同时研究了铣磨加工中切削用量等参数对铣磨力的影响,并分析了铣磨力的一般特征,指出从铣磨力的角度来说,铣磨是加工颗粒增强铝基复合材料的一种合适的方法。

高体积分数SiCp/Al材料铣磨加工参数优化研究

针对铣削加工具有薄壁或深腔特征的高体积分数SiCp/Al结构件时工件边棱处出现的崩边现象,使用铣磨加工SiCp/Al复合材料的方法,通过田口实验设计对高体积分数SiCp/Al进行加工实验,研究了不同的铣磨工具类型和加工参数对铣磨力和表面粗糙度的影响规律,并对实验结果进行了主效应和方差分析。表明使用120#的烧结金属金刚石铣磨工具加工SiCp/Al时获得的铣磨力最大;使用120#的不开槽电镀金刚石铣磨工具加工时获得的表面粗糙度最大。最佳的铣磨力参数组合为使用开槽电镀120#的铣磨工具在加工参数在主轴转速n=6000r/min,进给速度v_f=50 mm/min,径向切深a_e=0.01mm;使用金属结合剂120#的铣磨工具在加工参数为主轴速转n=12000r/min,进给速度v_f=100mm/min和径向切深a_e=0.01mm下获得较小表面粗糙度值。

基于正交设计的SiCp/Al复合材料铣磨力实验

针对SiCp/Al复合材料加工中存在的问题,使用电镀金刚石螺旋槽铣磨工具对SiCp/Al复合材料进行了实验研究。通过正交实验设计,研究了不同的铣磨工具和加工参数对铣磨力的影响规律,并对实验结果进行了主效应和方差分析。结果表明:铣磨加工SiCp/Al复合材料时,最佳的参数组合为T2v4f1a1,即使用螺旋角为50°,螺旋槽数为3的铣磨工具,在加工参数为v=314 m/min,f=100 mm/min,a=0.01 mm下能得到较小的铣磨力;法向铣磨力Fn和切向力铣磨力Ft均随着铣磨速度的增加而减小,随着进给速度和铣磨深度的增加而增大;进给速度和铣磨深度对法向铣磨力是高度显著的影响因素,铣磨速度、进给速度和铣磨深度对切向铣磨力均是高度显著影响因素,各因素对铣磨力的显著性影响顺序为a>f>v>Tool。

SiC塔盘加工专用铣磨床的研制

通过对碳化硅(以下简称SiC)陶瓷耐火材料加工特性和SiC塔盘加工方法的分析论述，介绍了由此研制出的SiC塔盘专用铣磨床的结构、工作原理及设计特点。

球形磨头铣磨加工钛合金的铣磨力模型与实验研究

以球形磨头上单颗磨粒的铣磨力模型为基础,结合有效磨粒数和单位铣磨力模型,建立球形磨头铣磨力数学模型,为验证铣磨力数学模型的正确性,进行球形磨头铣磨钛合金实验,分析铣磨参数对铣磨力的影响规律,进而给出铣磨参数的选取建议。结果表明:建立的磨头铣磨力数学模型与铣磨实验结果符合铣磨力变化规律,数值上平均误差为5.6%;铣磨力随着主轴转速提高有显著降低并趋于平缓趋势,而随着铣磨进给速度与铣磨深度增大,铣磨力呈线性增加;铣磨夹角从45°增至75°,切向和法向铣磨力增大了数倍,轴向铣磨力仅增大50%,因此,加工时应选择较小的铣磨夹角。

微晶材质自由曲面反射镜精密超声铣磨加工技术

自由曲面光学元件与球面和非球面光学元件相比能够提供更高的光学设计自由度,应用于成像光学系统有利于简化系统结构和改善系统质量,在新一代空间光学遥感领域具有广阔的应用前景。为了满足离轴反射式自由曲面空间光学遥感系统的快速、高精度研制需求,本文瞄准微晶材质、复杂连续曲面类自由曲面反射镜超声铣磨加工表面粗糙度和亚表面质量的提升目标,开展了主轴转速、切削深度、进给量等主要工艺参数的优化实验和研究,完成了300 mm口径自由曲面反射镜的建模分析和超声铣磨加工,最终铣磨加工表面的面形精度达8.89μm PV,亚表面损伤层深度低于18μm,实现了自由曲面光学反射镜的高精度、低损伤铣磨加工,能够有效降低后续研抛加工的材料去除总量,缩短整个加工周期。

非球面元件精密铣磨加工技术研究

通过对Φ42 mm和Φ82 mm口径非球面光学零件精密铣磨成型过程的加工特点和加工误差因素的分析,在工艺中引入刀具与工件变形、刀具半径误差等因素,结合经典Hertz接触理论建立了刀具与工件变形量及刀具半径误差和补偿理论模型,并且应用在精密铣磨成型过程中,通过实验,Φ42 mm口径非球面光学零件经一次精密铣磨成型后元件面形精度PV值为1.91μm,RMS值达到0.288μm;Φ82 mm口径非球面光学零件经一次精密铣磨成型后元件面形精度PV值为1.60μm,RMS值达到0.385μm,完全满足加工精度要求,加工时间节省了50%以上。实验验证了理论分析及误差补偿方法的正确性,实现了精密光学非球面元件的快速精密铣磨成型加工。

先进陶瓷材料超声振动铣磨加工表面粗糙度仿真及实验(英文)

为了对超声振动铣磨加工先进陶瓷的表面粗糙度进行预测,建立了加工表面形貌的仿真模型.通过实验测得砂轮表面形貌和磨粒突出高度信息,并对这些信息进行Kolmogorov-Smirnov正态验证,发现砂轮表面形貌不服从高斯分布.对非高斯分布的数据进行Johnson变换,建立砂轮形貌的数值模型.结合砂轮表面形貌和磨粒与工件的相对运动分析,提出了一种表面轮廓搜索方法,进而生成了加工表面的三维形貌.最后,在DMG ULTRASONIC 70-5 linear机床上进行切削实验,对仿真结果进行了验证,结果表明仿真与实验结果具有较好的一致性,并对仿真误差产生的原因进行了分析.

钢轨铣磨车磨削力的广义预测控制

在分析钢轨铣磨车磨削力控制系统机械结构和工作原理的基础上，视系统的等效作用力为砂轮产生的磨削力和定位靴位移产生的等效作用力的叠加并建立系统的数学模型，设计基于广义预测控制（GPC）的磨削力控制器，采用MATLAB与常规比例～积分一微分控制（PID）对比，仿真研究扰动因素和模型失配对磨削力的影响，并进行试验验证。结果表明：相比PID控制，在相同的阶跃负载扰动下，采用GPC控制时切向磨削力的超调量降低9％～11％，调节时间缩短1／3左右；在相同模型失配条件下，采用GPC控制时的切向磨削力更稳定，系统的通用性和鲁棒性更好。

C/C复合材料的超声振动铣磨加工技术

介绍了超声振动铣磨加工,并将其与传统加工方式的相关加工因素对比(如表面质量、切削力等),分析出超声振动铣磨加工相较传统加工方式的优势;并通过超声辅助铣磨正交试验对复合材料表面加工质量的影响,论证超声振动铣磨加工多因素之间变化关系,进而得出影响超声辅助磨削的主要加工因素。

氧化铝陶瓷旋转超声铣磨加工表面粗糙度研究

通过氧化铝陶瓷普通铣磨与旋转超声铣磨加工对比试验,分析了加工工件表面粗糙度随超声功率、砂轮线速度、进给速度、铣磨深度以及砂轮粒度的变化规律。结果表明:超声功率由0增大至90 W时,工件表面粗糙度下降,表面形貌得到改善;随着砂轮线速度增大、进给速度和铣磨深度减小,旋转超声铣磨和普通铣磨工件表面粗糙度均呈下降趋势,在砂轮线速度1.09~5.49 m/s、进给速度100~550 mm/min、铣磨深度7~22μm条件下,旋转超声铣磨相比于普通铣磨的表面粗糙度最大降幅19.3%。相比于80^(#)砂轮,170^(#)砂轮旋转超声铣磨后的表面粗糙度最大降幅23.1%,表面形貌相对更好。