基于MATLAB数值仿真的球头立铣刀加工表面三维形貌预测

球头立铣刀在加工过程中和工件表面近似于点接触,因此在复杂曲面零件加工中有显著优势,但是由于球头立铣刀和工件表面的接触点变动范围大,容易造成表面微观形貌的不可控。鉴于表面形貌会对零件的使用性能产生一定影响,而进给量、切削宽度、切削深度、刀具倾角以及球头半径等切削参数是影响球头立铣刀铣削加工过程中工件表面形貌的主要因素。基于经验公式和运动学原理对球头刀具铣削过程进行综合分析,并借助MATLAB软件仿真得到三维表面形貌。分析发现,进给量、切削宽度、刀具倾角以及球头半径对工件表面残留高度的影响较大,其中,进给量对进给方向的表面残留高度影响较大,切削宽度对切宽方向的表面残留高度影响较大。

超声磨削表面三维形貌建模与试验研究

为了研究超声磨削的工件三维形貌,建立了砂轮表面三维形貌,通过对超声磨削磨粒运动轨迹分析,建立了磨粒在工件表面的切削过程模型。提出了大量随机分布磨粒切削工件路径的离散算法和最小高度值包络曲面提取算法,实现了超声磨削表面三维形貌的建立。进行超声磨削试验,结果表明:该模型能有效预测超声磨削的表面形貌,为超声磨削的工艺优化提供了理论依据。

基于螺旋扫描的表面三维形貌快速测量

为实现精密表面三维形貌的快速测量,提出一种螺旋式扫描测量方法.首先,基于x、y、z向直线运动平台、DD马达旋转平台以及激光位移传感器,搭建三维形貌测量系统,其中被测试件表面形貌的平面位置信息通过x向平台与DD马达同步运动所形成的螺旋扫描运动来获得,被测试件表面形貌的高度信息由激光位移传感器来获得;然后,基于所搭建的测量系统,对表面形貌为凸凹扇形的圆形试件的表面进行测量.结果表明:测量直径为15 mm的圆形区域所用的时间为420 s,能较好地实现被测试件表面形貌的快速测量.

油润滑条件下滑动摩擦表面三维形貌分形变化规律研究

采用分形方法来研究磨损过程中摩擦副表面三维形貌的变化规律.在环-盘摩擦磨损试验机上进行两因素的全因素试验.利用分阶段换试样的方法获取磨损过程中不同磨损时间后的盘和环表面.采用激光共聚焦显微镜采集盘和环表面的三维形貌,并用具有尺度独立性的分形维数表征磨损表面三维形貌的复杂性和不规则性.结果发现:不同载荷和速度下盘表面三维形貌分形维数的变化规律为先增大,然后维持稳定,最后减小;环表面三维形貌分形维数的变化规律为先减小,然后在小范围内波动,最后再减小.通过与摩擦副表面三维形貌的变化对比发现,盘和环表面分形维数的变化与摩擦副的磨合磨损、稳定磨损和剧烈磨损阶段相对应.研究结果可以用于表面磨损状态识别.

分形表面三维形貌Areal参数表征研究

以WM分形函数模拟机械加工表面,采用最小二乘平面作为基准平面,对三维表面形貌Areal表征参数(14+3)体系进行全面分析,包括幅度参数、空间参数、综合参数、功能参数等4类形貌参数,并分析三维表面分形维数与表面形貌表征参数的相关关系,以此探究表面形貌参数对表面功能的影响。研究结果表明:三维WM分形表面近似于高斯表面,服从高斯分布;WM分形表面的分形维数与三维表面形貌参数之间存在一定关系,幅度参数和综合参数与分形维数呈现标准的线性分布,这2类参数与表面功能存在密切关系;而空间参数和功能参数随分形维数的增大变化不大,对表面功能的影响并不明显。

垂直扫描白光干涉表面三维形貌测量系统

依据白光干涉理论,研制了垂直扫描白光干涉表面三维形貌测量仪。重点对实现垂直扫描运动的工作台进行了分析。所研制的测量系统具有1nm的垂直分辨力,可用于表面粗糙度、台阶、膜厚、球面等三维形貌测量。

超精密加工的三维表面形貌预测

描述并建立了仿真超精密加工的三维表面形貌模型。三维表面形貌模型由切削参数、刀具几何形状及刀具与工件的相对运动来表征 ,通过将预测的表面粗糙度轮廓线性映射到网格面元上来生成已加工表面的形貌。实际的加工和测量实验表明 ,仿真的三维表面形貌和由激光干涉形貌仪测量得到的三维形貌具有很好的相似性。该模型可用来确定如刀具切削运动的迹线、表面波度等表面特征。

套管磨损三维表面形貌恢复及其机理分析

在DCWT-1000型套管摩擦磨损试验机上进行了套管摩擦磨损试验,研究深井、超深井中"冲击-滑动"复合磨损对套管磨损行为的影响,采用三维表面形貌测试仪、光学显微镜及扫描电子显微镜观察分析了在不同载荷条件下套管磨损表面的微观结构和表面形貌,在此基础上对套管磨损表面进行了三维恢复并计算套管磨损表面的主要形貌参数,探讨了套管磨损表面的磨损机理.结果表明:套管的磨损性能与载荷有关;在不同载荷条件下,套管磨损表面的三维形貌具有不同特点,且主要的表面形貌参数与载荷呈现出较好的相关性,证明了三维形貌分析方法能够真实反映套管磨损表面的情况;当冲击载荷和频率不大时,套管的磨损机制以磨粒磨损为主,兼有粘着磨损,随着冲击载荷和频率增加,套管磨损表面出现明显粘着剥落和疲劳剥落迹象,并出现疲劳裂纹扩展和连通,套管的磨损机制向粘着磨损和疲劳磨损转化,磨损趋向严重.

岩体结构面三维表面形貌的尺寸效应研究

采用人工张裂法制备了花岗岩结构面,在精确测试其三维表面形貌的基础上,从中选取一系列不同尺寸的结构面并分别计算其三维表面形貌的定量描述参数值,以研究岩体结构面三维表面形貌的尺寸效应。研究表明,在一定的尺寸范围内,岩体结构面三维表面形貌具有明显的尺寸效应,其描述参数值随着结构面尺寸的增大而减小;当结构面尺寸超过某一临界值后,岩体结构面三维表面形貌的描述参数值趋于稳定,定义此尺寸临界值为三维表面形貌的临界结构面尺寸。对岩体结构面的三维表面形貌进行定量描述时,结构面试件的尺寸应不小于此临界结构面尺寸。

超声预备牙体表面的三维形貌分析

目的 :了解超声制备牙体的表面三维形貌特征。方法 :将纳入的10颗上颌前磨牙,按照临床烤瓷冠牙体预备要求及步骤,完成牙体初步预备,形成的浅凹形肩台,采用分半预备,牙体一半(对照侧)使用常规马尼车针制备肩台及抛光,另一半(超声处理侧)依次使用超声预备车针PM1/PM2/PM4制备肩台及抛光,完成肩台边缘线,使肩台均匀下移约0.5 mm。通过电镜及白光干涉仪观察、记录表面三维粗糙度、表面偏态,采用SPSS13.0软件包对所得的各组数据进行独立样本t检验分析。结果:扫描电镜及白光干涉仪均观察到,对照组表面旋转器械的砂石磨削痕迹明显;与处理组相比,呈现更细密的波纹状,而处理组波纹痕迹的上表面被较平整的小平面覆盖;超声处理组与对照组相比,处理组表面粗糙度以及表面偏态均显著小于对照组(P=0.011,P=0.000)。结论:超声预备的牙体表面形貌较常规旋转器械更平整、光滑。

超精密光学镜片三维表面形貌参数评定方法研究

分析了当前超精密光学镜片表面评定方法及其存在的不足,提出引用ISO 25178-2中规范的部分表面3D参数来表征精密光学镜片三维表面,找出光学镜片表面形貌与对应的光学性能存在的关系,并实现ISO对超精密光学镜片三维表面的评定。仿真实验表明:当光学镜片表面的高度服从高斯分布时,其评价光学系统性能的传递函数随着均方值的减小而增大。用实例说明ISO的部分三维参数对光学镜片三维表面可以很好地区分,利用新的综合评价方法评定光学镜片表面形貌具有一定的可行性。

磨粒三维表面形貌获取技术的研究

在磨粒分析研究领域,磨粒二维特征研究已经比较成熟,但是根据二维图像无法准确获取磨粒表面的三维形貌信息,磨粒的三维图像能给研究者提供更完全更丰富的信息,因此,开展磨粒的三维表面形貌研究具有重要意义。欲开展磨粒的三维研究,首要的难题是磨粒表面高度数据的获取。激光共焦扫描显微镜(CLSM)及其图像处理技术的发展为获取磨粒的三维表面信息提供了契机。研究开发了基于BioradRadiance2000激光共焦显微镜的磨粒三维表面形貌获取技术,结果表明具有良好的应用效果。

基于形态变换的三维表面形貌方向特性研究

针对面向功能的三维表面形貌表征存在的问题,基于灰值形态学的基本运算构造了边缘检测形态算法,有效地提取了三维形貌的形态学边缘,实现了三维形貌的纹理方向特征的提取,获得了表征纹理方向特性的表征参数。该方法不仅适用于直线纹理,而且也适用于曲线纹理,为分析表征三维形貌的各向异性特征提供了一个新的方法。把它引入到粗糙表面的润滑分析中,能够更确切地揭示出各向异性表面的纹理方向特性对润滑性能的影响规律。

机械零件三维表面形貌测量与评定的研究

介绍了机械零件三维表面形貌的测量与评定,分析了激光干涉式位移传感器的光学原理和干涉条纹信号的细分方法。激光干涉式位移传感器的精度达到了5nm左右。另外,带计量系统的二维工作台也是整个测量系统的关键部分。因为采用了光栅尺作为二维工作台的计量系统,所以在表面形貌的测量过程中二维工作台在X和Y两个水平方向上都能获得精确的定位。

WI VS三维表面形貌测量仪

介绍利用纳米计量垂直扫描工作台实现对6JA干涉显微镜的改造，研制出WIVS三维表面形貌测量仪。该仪器能够精确有效地测量Ra值为0．001-2．0μm的三维表面形貌。通过对改造前后的6JA干涉显微镜进行性能分析，说明了WIVS三维表面形貌测量仪能够满足工程表面测量的发展要求。

薄钢板三维表面形貌特征的研究

测量了薄钢板的三维表面形貌，通过计算钢板表面形貌的二维功率谱密度函数、二维自相关函数和三维特征参数，探讨了薄钢板的三维形貌特征。

冷轧钢板表面三维微观形貌测量系统

在论述冷轧钢板表面三维微观形貌测量必要性的基础上 ,介绍了利用白光干涉特性进行测量的扫描白光干涉法的测量原理及测量系统 ,采用幅值解调算法确定测试点高度 ,既提高了测量精度又缩短了测量时间。由一个冷轧钢板测量实例 。

应用光切法显微镜测量三维表面的形貌研究

叙述光切法显微镜测量三维表面形貌的方法。采用计算机对在光切法显微镜下拍摄的零件表面截面轮廓图象进行了图象的识别与处理，从而获得表面各个截面形貌的二维轮廓数据，再通过样条插值获得三维表面轮廓形貌。

三维表面形貌的逾渗特性表征

为了建立表面形貌微观结构与其功能特性之间的关系,基于逾渗理论建立了表面形貌的逾渗模型,用逾渗概率、空体集团平均大小和空体集团分布系数对三维表面形貌的逾渗特性进行了量化表征。采用数字滤波技术生成具有给定自相关函数和纹理取向的数字化粗糙表面,分析了具有相同均方根粗糙度而结构不同的三维表面形貌的逾渗特性,给出了表面纹理方向参数和自相关长度对表面逾渗特性的影响,并借助部分三维形貌参数(ISO25178)建立了表面形貌与逾渗特性参数间的量化关系。结果表明:对于各向异性表面,沿横向搜索跨越空体集团,表面逾渗发生时的表面高度、逾渗阈值和逾渗体积均随着表面纹理方向参数的增大呈减小趋势,而空体集团分布系数呈增大趋势;沿纵向搜索时,其变化规律与横向相反。对于各向同性表面,逾渗发生时的表面高度和逾渗阈值随着表面自相关长度的增大呈先减小后小幅增大趋势,而逾渗体积和空体集团平均大小呈逐渐减小趋势。研究结果为面向功能的表面形貌设计提供了理论基础。

基于白光干涉术的微器件三维表面形貌恢复研究

白光干涉测量技术是光学测量中一种非常重要的方法。介绍了白光干涉测量的原理及系统构成,提出了基于局部峰点插值提取白光干涉信号包络的算法。对局部峰点插值提取包络算法的实现和数据处理的过程进行了讨论,得到了清晰的三维表面形貌图像。