超声振动辅助车削SiCp/Al切屑形成机理及表面粗糙度研究

目的研究切屑形成机理对加工过程的影响。方法超声振动辅助车削技术通过刀具振动的拟间歇切削特征控制切屑尺寸和切屑形态,从而提高了加工表面质量。针对SiCp/Al复合材料的切屑形成机理,探究常规车削和超声振动辅助车削的切屑形成过程。研究了颗粒分布对第一变形区变形阶段的影响,以及不同加工方式下切削参数对切屑形态的影响。最后,描述了切屑自由表面和刀-屑接触界面的颗粒损伤形式,以直观地描述常规车削与超声振动辅助车削SiCp/Al复合材料加工中切屑的形成过程。结果通过测试加工后工件表面形貌发现超声振动辅助车削的切屑更加连续、切屑尺寸较小的加工表面粗糙度更小,常规车削的表面粗糙度为0.805μm,超声振动辅助车削的表面粗糙度为0.404μm,超声振动辅助车削比常规车削的表面粗糙度降低了49.8%。结论与常规车削相比,超声振动辅助车削有利于减小切屑厚度。超声振动辅助车削得到的切屑更加连续,避免了切屑碎裂,促进了切屑的顺利排出。通过对切屑形态进行研究,选择最优切削参数可以有效提高工件表面质量。

机床主轴系统微锻加工表面粗糙度预测分析

为提高数控机床精度,开展轴向方向上主轴系统的平衡分析。频谱相关性测试结果显示,主轴旋转误差属于引起工件粗糙的关键影响因素。该研究有助于提高机床传动效率,提高数控机床加工精度,具有较好的实际应用价值。

超声振动铣削淬硬模具钢表面粗糙度理论模型分析

为了提升铣削淬硬模具钢已加工表面的表面质量,采用在工件上施加超声振动的方法进行超声振动铣削,由于超声振动的存在,刀具对工件进行间断切削,会对已加工表面的质量产生影响,本文主要研究超声辅助铣削淬硬模具钢的已加工表面形成机理和变化规律,分析各种加工要素对表面粗糙度的影响,由此综合实现了对表面粗糙度在理论上建模,经验证,当加工参数及刀具参数保持一致时,采用超声振动铣削能够有效降低被加工工件表面粗糙度值。

二维超声振动车削6061铝合金圆筒表面粗糙度研究

目的研究分析二维超声振动车削加工中切削参数和声学参数对6061铝合金圆筒表面粗糙度的影响。方法结合二维超声振动特性,建立二维超声振动车削表面粗糙度理论模型,采用四因素四水平正交试验,获得二维超声振动车削6061铝合金圆筒过程中切削参数和声学参数对工件表面粗糙度的影响规律,选取其中4组进行二维超声振动车削与普通车削对比实验,并通过白光干涉仪和超景深显微镜对加工后的工件表面进行观测。结果正交试验结果表明,切深对加工表面粗糙度的影响不明显,超声振幅、转速、进给量对加工表面粗糙度的影响程度分别为84.35%、11.36%、4.29%。超声和无超声对比实验表明,二维超声振动车削相较于普通车削能显著降低车削表面的粗糙度,最大下降率为47.65%,最小下降率为11.27%;相比于普通车削加工,二维超声振动车削表面具有均匀分布的鱼鳞状微织构。结论加工参数对表面粗糙度影响的显著从高到低为超声振幅>转速>进给量>切深,最优加工参数为fr=0.15 mm/r、n=400 r/min、A=2μm、ap=0.2 mm。采用二维超声振动车削的加工方法,可以显著降低6061铝合金圆筒表面的粗糙度值,并且加工表面有均匀分布的鱼鳞状微织构。

二维超声振动磨削氧化锆陶瓷表面形貌及粗糙度试验研究

对氧化锆陶瓷进行了不同工艺参数下的普通磨削和二维超声振动磨削对比试验,讨论了不同工艺参数下影响工件表面粗糙度的主要因素及其影响规律,研究了二维超声振动磨削对工件表面形貌的影响。实验结果表明:在一定范围内,二维超声振动磨削的表面粗糙度均低于普通磨削,但当砂轮线速度过大时,二维超声振动作用将逐渐减弱;相比于普通磨削,二维超声振动磨削所得表面轮廓较平整,表面峰谷较均匀,二维超声振动磨削能够增加塑性去除的比例,获得更优的表面质量。

N6镍铣削表面粗糙度与铣削力-铣削振动的耦合特性研究

为了研究铣削工件表面质量与铣削力-铣削振动的耦合关联特性,搭建铣削力-铣削振动-表面粗糙度测试系统,设计铣削三参数全因子试验方案,对N6镍金属进行铣削试验,同步采集三向铣削振动和铣削力信号,利用粗糙度测量仪测量工件表面粗糙度。基于灰色关联分析法,计算工件表面粗糙度与铣削力、铣削振动及铣削参数等多因素的灰色关联度,得到了影响表面粗糙度最显著的因子。基于响应面法,建立铣削工件表面粗糙度关于铣削振动-铣削力的耦合模型。对相关系数值、粗糙度拟合值与实测值的对比曲线及残差散点图等的研究表明:镍金属表面质量与切削振动-铣削力的耦合效应显著,耦合模型拟合数据的优度很高,可以较好预测N6镍金属的表面粗糙度。

基于小波包变换-残差网络的表面粗糙度预测

为了提高模型对表面粗糙度的预测精度,同时避免传统机器学习预测方法中由于特征提取和选择等步骤对先验理论知识的依赖,提出一种基于小波包变换(WPT)结合残差网络(ResNet)的表面粗糙度预测方法。该方法利用WPT将振动信号分解成不同频段的小波包系数,融合各频段小波包系数构成系数矩阵,以捕捉相邻频段之间的关系,将无心车床不同方位的系数矩阵进行叠加得到ResNet的输入,利用ResNet自适应提取表征表面粗糙度能力强的特征,实现表面粗糙度预测。通过与其他预测方法比较,所提方法预测结果与实际测得结果接近,精度有所提高,证明了所提方法的有效性。

表面粗糙度对立管涡激振动响应影响的试验研究

应用模型试验的方法,研究了表面粗糙度对立管涡激振动响应特性的影响规律,对不同粗糙度条件下立管所受拖曳力、升力、端部张力、漩涡泄放频率、结构振动响应频率、位移响应等参数的变化规律进行了对比分析。结果表明:与立管横向振动相比,立管流向振动更早出现锁定现象,因此当折合速度较低时,立管流向振动的涡激振动响应要大于横向振动。立管张力均存在两个峰值频率,其中一个峰值频率为主导频率,与拖曳力主导频率吻合,由流向涡激振动所产生;另一个峰值频率为主导频率的一半,与升力主导频率吻合,由横向涡激振动所产生。因此可以看出:横向涡激振动与流向涡激振动通过张力作用而相互影响。与光滑立管相比,表面粗糙度降低了立管的涡激振动位移响应,减小了涡激振动的锁定区域,但提高了漩涡泄放频率。对于不同粗糙度下的粗糙立管,随着粗糙度的增加,立管的锁定区域开始点逐渐提前,锁定结束点逐渐推迟,锁定区域逐渐变宽。

振动钻削改善孔壁粗糙度的因素分析

在振动钻削试验的基础上 ,通过对加工过程和钻削结果的观察和分析 ,全面论述了振动钻削改善孔壁粗糙度的原因。即振动钻削改善孔壁粗糙度是因为它具有以下的有利因素 :良好的断屑和排屑效果 ,充分的润滑 ,对切削振动的抑制 。

表面粗糙度对圆柱体涡激振动响应特性影响数值研究

使用数值模拟方法,研究了粗糙度对圆柱体涡激振动响应特性的影响,对不同粗糙度下圆柱体的涡激振动响应幅值、漩涡泄放频率、结构振动频率、锁定区间等参数进行了对比分析。分析结果表明:依据涡激振动响应幅值以及响应频率,可以将整个折合速度区间划分为4个区间:区间I、区间II、区间III以及区间IV。随着粗糙度的上升,圆柱体涡激振动响应最大值呈下降趋势。随着粗糙度的上升,锁定区域开始点呈缓慢提前的趋势,而锁定区域结束点则呈快速提前的趋势,因此整个锁定区域宽度会随着粗糙度的上升而逐渐变窄。

超声振动铣削2A12表面粗糙度实验研究

利用小径立铣刀对铝合金进行超声振动铣削实验,重点探讨了超声振幅与每齿进给量对工件槽底表面粗糙度的影响。实验结果表明:槽底表面粗糙随着超声振幅的增大而增大,在每齿进给量fz<4μm/z时槽超声振幅为主要影响因素;每齿进给量fz>6μm/z时每齿进给量为主要影响因素。在超声振动铣削加工中应尽量选择小进给量可获得较小槽底表面粗糙度。通过扫面电镜对工件微观形貌观测证实了施加振动后脉冲切削和断续切削双重作用导致槽底表面粗糙度增大。

风电齿轮箱微观修形对振动与声振粗糙度性能的影响

基于2MW风电齿轮箱的详细数据,在Romax环境中建立2MW风电齿轮箱刚柔耦合模型.结合ISO6336标准及齿轮箱微观修形理论的相关文献,采用齿向修形和齿廓修形并用的修形方案,对2MW风电齿轮箱进行微观修形.针对修形前后的风电齿轮箱模型,对传动误差、齿轮承载能力、噪声、振动与声振粗糙度(NVH)性能进行了分析.分析结果表明:此修形方案可有效降低传动误差,提高齿轮的承载能力,大幅度提高NVH性能.提出的修形方法可靠实用,为兆瓦级风电齿轮箱的微观修形分析和NVH性能分析提供了一种有效的分析思路.

金刚石线锯横向超声振动切割SiC单晶表面粗糙度预测

把横向超声振动应用到金刚石线锯切割硬脆材料加工中,基于冲量原理分析了线锯横截面上不同位置处金刚石磨粒对工件的法向锯切力。应用压痕断裂力学理论,定量分析了在法向和切向载荷共同作用下磨粒下方中位/横向裂纹扩展的长度和深度。研究了振动磨粒在工件上间歇加载和卸载使横向裂纹优先扩展并抑制中位裂纹扩展的屏蔽效应。建立了横向振动线锯切割硬脆材料时线锯横截面不同位置处磨粒的材料去除模式模型,得到了横向振动线锯切割硬脆材料晶片表面粗糙度的预测公式。以Si C单晶为切割对象,进行普通线锯和横向超声振动线锯切割对比试验,测定线锯的锯切力和晶片表面粗糙度,并对表面形貌进行观察。结果表明,横向超声振动线锯切割Si C是以脆性去除为主塑性去除为辅的混合材料去除模式;同等试验条件下,超声振动线锯切割能使晶片表面粗糙度降低25.7%。表面粗糙度测试结果与理论预测具有较好的一致性。

超声振动辅助磨削马氏体不锈钢表面粗糙度研究

针对强韧性材料铣磨、小孔磨削等工艺中,因磨削速度低所引起的磨削表面粗糙度不易改善的问题,提出采用轴向超声振动辅助磨削工艺进行加工的方法。从几何层面对轴向超声振动辅助磨削表面创成进行理论分析,并对9Cr18马氏体不锈钢开展磨削试验,对比了轴向超声振动辅助磨削与普通磨削条件下的磨削表面粗糙度及表面形貌。结果表明,轴向超声振动辅助磨削可有效改善磨削表面粗糙度,且改善效果受磨削参数的影响,其中磨削速度对轴向超声振动效果影响最大,进给速度及磨削深度影响相对较小。磨削速度及磨削深度的增加对轴向超声振动效果具有弱化作用;增大进给速度,轴向超声振动效果略有增强。

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.

盘式制动器噪声、振动与声振粗糙度特性的复模态评价

建立了盘式制动器非线性有限元模型,分析了复模态,从振型、频率、负阻尼比、模态耦合、模态应变能等多维度评价其噪声、振动与声振粗糙度特性。结果表明：不同参数从不同角度都能反映模型模态的不稳定性;模型在1~15 k Hz范围所有频段存在不稳定模态,且在1~3 k Hz和12~13 k Hz频段复特征值实部大,负阻尼比高,模态稳定性差;不稳定模态容易与相邻模态发生耦合,发生制动噪声概率大。

超声波振动挤压加工表面粗糙度试验研究

对超声波振动挤压加工中工件表面粗糙度的形成机理及规律进行了试验研究及分析 ,并对其主要工艺参数进行优选。

超声振动磨削对工件表面粗糙度的影响

超声波振动磨削的加工方法可以用于加工陶瓷等硬脆性难加工材料，具有较高的表面质量和加工效率以及高精度等优于普通磨削的特点．本文主要研究超声波振动磨削对工件表面粗糙度的影响，以促进陶瓷等硬脆性难加工材料在生产和生活中的广泛应用．

超声扭转振动铣削C/SiC复合材料表面粗糙度研究

为了改善C/SiC复合材料铣削表面质量,研究了超声扭转振动铣削对表面粗糙度的影响。通过对C/SiC复合材料进行超声扭转振动及传统铣槽加工试验,结合Box-Behnken响应曲面试验分析,得到了超声扭转振动铣削条件下各切削要素(主轴转速、进给速度、切削深度)对表面粗糙度的显著性,并建立了表面粗糙度预测模型。研究表明:与传统铣削相比超声扭转振动铣削可有效降低铣削表面粗糙度;各加工要素对表面粗糙度影响重要程度依次为切削深度,主轴转速,进给速度;在试验工艺范围内表面粗糙度预测模型准确可为切削参数优选和表面粗糙度控制提供依据。

不同表面粗糙度下圆柱体涡激振动响应特性数值研究

使用数值模拟方法,研究了不同粗糙度下圆柱体的涡激振动响应特性,对圆柱体的涡激振动位移响应幅值、响应频率、涡激力、漩涡泄放模式以及涡激振动位移响应与涡激力之间的相位角等参数进行了分析.结果表明,圆柱体涡激振动响应幅值随着粗糙度的上升呈下降趋势.当圆柱体表面光滑或表面粗糙度较小时,涡激振动响应可分为初始分支、上分支以及低分支.在初始分支以及上分支区间,圆柱体尾部漩涡泄放模式呈2S模式;在低分支区间,圆柱体尾部漩涡泄放模式呈2P模式.当圆柱体表面粗糙度较大时,涡激振动响应仅存在初始分支和低分支.初始分支区间,尾部漩涡泄放模式呈2S模式;低分支区间,尾部漩涡泄放模式呈2P模式.