超声滚挤压执行器的机床精密调高装置研究

为解决超声滚挤压装置在超声加工时,由于执行刀具在机床垂直高度方向上,挤压头总是无法与工件中心轴线处于同一水平线,导致加工准备工作耗时长、高度调节难的问题,文章提出一种既能满足超声滚挤压执行器高度调节而且使用时不受机床局限的精密调高装置的机械设计方法。利用蜗轮蜗杆机构,实现高度方向调节,同时由楔块承重,可以承受在刀架夹紧情况下的巨大载荷,保护内部零件、螺母和弹簧片稳固构件,确保该装置在作业时避免出现移动,增加稳定性。最后通过试验对比得出:利用该装置后滚压头的调高时间缩短到30 s以内,测得工件粗糙度降低了7%左右,直径偏差降低了50%~67%。满足超声加工时在不同工况下,对刀具高度调节实现精准把控,极大程度地解决了超声滚挤压执行器在不同机床工作时高度调节的需求。

超声振动表层强化技术研究现状及展望

阐述了超声振动滚压技术对工件的表层强化原理,对超声振动滚压技术表面强化的研究现状进行了总结,指出了现阶段超声振动滚压技术表面强化研究的发展方向。依据超声振动滚压技术的研究思路,对超声振动喷丸技术进行了论述。介绍了超声振动表面强化与其他技术的复合强化原理及研究现状。对超声振动表层强化技术的发展方向进行了展望,包括向绿色可持续方向发展、超声强化与其他技术复合和创建工艺参数与强化效果之间的数据库。总结了当前超声振动强化技术及超声振动复合强化技术的研究。

基于表面完整性的表面强化技术研究综述

服役在变载、变速及高温等恶劣工况下的轴承、齿轮和发动机叶片等在面临摩擦、磨损、腐蚀及交变载荷等情况时,经常因为零件的表面性能无法满足复杂工况的要求而发生安全事故。为有效提高轴承等零件的耐磨损及耐腐蚀性能,降低表面摩擦因数、提高其服役寿命和可靠性,需要提高零件表面完整性,即必须对轴承等零件进行表面强化工艺处理。通过对国内外金属材料表面强化技术的研究现状进行系统地综述,分析了表面机械强化、表面热处理强化、电火花强化、表面镀层强化、超声振动辅助强化以及其复合工艺对金属表面残余应力、表面粗糙度、显微硬度和表层显微组织等表面完整性的影响。其次,总结了各种表面强化工艺的优势和不足,综合了国内外对各强化技术的研究进展,分别对各工艺提高表面质量的未来研究提出了参考性的方向,最后,提出了一种新型金属表面强化技术—磁控溅射-超声滚压复合工艺,以期对金属表面完整性的改善做出新的贡献,方便同领域学者学习参考。

高温合金轴向超声振动钻削减摩机理

针对高温合金钻削困难、钻削过程中摩擦力大等问题,采用超声振动技术加工.首先,分析了超声振动减摩机理,构建了平均摩擦力与振动参数之间的关系,并得出了平均摩擦力与振幅之间的变化趋势.建立轴向超声振动钻削系统,利用该系统对高温合金进行钻削加工.结果表明:振动振幅对孔壁表面质量的影响符合超声振动钻削的减摩特性.利用优化后的振幅超声振动钻削,与普通钻削相比,切屑形态更加规整,孔壁表面粗糙度值更小,表面质量更好.

高温合金超声振动钻削系统设计及试验研究

高温合金在普通钻削中加工困难,不容易获得好的表面质量,超声振动钻削方法可以改善孔的加工质量。首先,对超声振动钻削孔加工的工作原理进行介绍,之后设计装置并对其中的变幅杆进行三维建模,应用ABAQUS软件平台,对超声振动钻削的变幅杆进行模态分析,生成了各阶频率下的模态阵型,得出最优频率。最后,在最优频率下,对高温合金材料进行超声振动钻削实际加工。研究结果表明,和普通钻削相比,超声振动钻削可以使高温合金孔表面粗糙度降低,表面质量较好。

GH4169高温合金轴向超声振动钻削加工实验研究

针对GH4169高温合金材料钻削加工困难、表面质量和加工精度要求高等难题,基于在普通车床上实现超声振动钻削加工的思想,设计了一套轴向超声振动钻削加工系统。利用该系统对GH4169高温合金材料做了轴向超声振动钻削与普通钻削的对比实验。结果表明:在不同的转速和振幅下,轴向超声振动钻削相对于同一实验条件下的普通钻削,可明显提高孔的加工质量,且在切屑形态和孔表面形貌等方面均有较大改善。

轴向超声振动辅助钻削机理与试验研究

针对传统钻削过程中经常出现断屑、排屑困难以及加工质量差等问题,提出了轴向超声振动辅助钻削加工方法,并研究了其运动特性和断屑机理.利用自行设计的轴向超声振动辅助钻削系统对45号钢进行了传统钻削与轴向超声振动辅助钻削的对比试验.从孔的粗糙度、表面微观形貌、切屑形态等方面进行研究.结果表明,相对于传统钻削,轴向超声振动辅助钻削能有效降低孔表面粗糙度,改善孔表面微观形貌.另外,对试验结果进行方差分析,结果显示主轴转速和超声振幅对孔表面粗糙度有显著影响,其中当振幅在20μm,主轴转速在450 r/min时加工效果最好.

超声振动钻削的断续切削特性分析

断续切削是超声振动钻削的一个重要特性。在对超声振动钻削的断续切削特性分析的过程中,首先建立了钻头在轴向上相对工件的运动方程;然后在钻头轴向运动方程的基础上,从切削时间、切削速度和切屑厚度三个方面分析了超声振动的断续切削特性。结果表明:并不是在所有的振动加工参数条件下都能实现断续切削,只有当加工参数如进给量、转速、振幅和振动频率满足一定关系时,超声振动钻削才能实现断续切削。

超声振动切割Nomex蜂窝芯材料的研究

为了解决Nomex蜂窝芯材料成形加工过程中加工表面质量差、易产生毛刺、撕裂、脱胶、压溃等问题,研制了一种超声振动切割装置,进行了超声振动切割加工研究。超声振动切割装置的加工性能取决于超声振动系统设计。首先对超声振动切割工作头的结构设计进行了理论探讨,然后采用ABAQUS软件对设计结构进行模态分析、检验及修正。在针对Nomex蜂窝芯材料进行有无超声的初步切割实验中,通过超景深对切割表面进行了放大观察,结果表明:超声振动切割Nomex蜂窝芯材料具有良好的加工性能。

基于综合评分与响应曲面法超声滚挤压加工参数优化

为综合改善轴承套圈的表面质量,以表面粗糙度、残余应力、显微硬度为评价指标,对42CrMo钢进行超声滚挤压正交试验。通过对加工参数各水平进行极差分析,得到其对42CrMo钢各表层性能评价指标的影响规律;基于熵权理论确定表面粗糙度、残余应力、显微硬度的权重,构建轴承表层性能综合评价体系,得出加工参数对综合表层性能的影响程度以及最优加工参数组合;通过响应曲面优化得到最优加工参数组合,与综合加权优化后的加工参数组合进行对比,并通过试验验证其准确性。结果表明:表面粗糙度、残余应力和显微硬度占综合表层性能的权重分别为:0.525、0.334和0.141,加工参数对综合表层性能的影响程度为:转速>静压力>振幅>进给速度;两种优化方式的对比试验结果表明,响应曲面的优化效果较好,其最优加工参数组合为:转速为160 r·min^(-1)、进给速度为38.8 mm·min^(-1)、振幅为21μm、静压力为539.4 N,实现了加工参数多目标优化的全局最优。

基于交互作用的超声滚挤压轴承套圈加工参数优化

以42CrMo钢为研究对象进行超声滚挤压正交试验,实现加工参数的优化控制。利用基于熵权理论建立的加工参数与表层性能之间的隶属函数评价关系,分析了加工参数对表层性能的显著性;根据交互作用最大隶属度原则,分析了加工参数间的交互作用,得出最优加工参数组合,并通过建立指数回归模型进行验证。结果表明:加工参数对表层性能的影响程度依次为:进给速度>静压力>振幅>转速;进给速度与静压力之间的交互作用的影响最大,进给速度与振幅、振幅与静压力次之,转速与进给速度、振幅、静压力的影响最小;最优加工参数为转速为550 r·min^(-1)、进给速度为55 mm·min^(-1)、振幅为5μm、静压力为480 N,对比验证误差均控制在5%以下,实现了表层性能的全局最优。