基于PSO-ELM的316L不锈钢细长管磁粒研磨内表面粗糙度预测模型

针对316L不锈钢细长管磁粒研磨加工过程中,最佳工艺参数难以选择,以及加工后对工件内表面粗糙度(Ra)的预测问题,将影响磁粒研磨316L不锈钢细长管内表面粗糙度的四个工艺参数作为输入值,内表面粗糙度作为输出值,构建粒子群(PSO)优化极限学习机(ELM)模型来预测316L不锈钢细长管内表面粗糙度,利用PSO对工艺参数进行全局寻优,获得最佳工艺参数组合,最后通过试验与预测结果进行对比。构建的PSO-ELM表面粗糙度预测模型拟合优度R2为0.9848,绝对误差(MAE)为0.0134,均方根误差(RMSE)为0.0214。得到的最佳工艺参数组合为:主轴转速2389.011r/min,进给速度3.167 mm/s,磨料粒径216.185μm,加工时间35.856 min,预测Ra为0.178μm。对工艺参数进行调整,试验得到的Ra为0.182μm,与预测值相比误差为2.24%。基于PSO-ELM方法构建316L不锈钢细长管内表面粗糙度预测模型,实现对工件内表面粗糙度的精确预测,应用粒子群方法得到最佳工艺参数组合,提高了磁粒研磨316L不锈钢细长管的加工效率。

基于WOA–LSSVM的磁粒研磨表面粗糙度预测及工艺参数优化

目的实现磁粒研磨过程中表面粗糙度值的准确预测,同时获得提高材料表面质量的最优工艺参数组合。方法通过自由降落气固两相流双级雾化快凝法制备CBN/Fe基磁性磨料,用于磁粒研磨试验。将316L不锈钢作为实验材料,以磁极转速n、加工间隙δ、进给速度v和磁性磨料粒径d为输入值,以表面粗糙度Ra为输出值,设计L25(54)正交试验。同时借助Matlab软件引入鲸鱼优化算法(WOA)与最小二乘支持向量机(LSSVM),基于正交试验结果构建WOA–LSSVM的磁粒研磨表面粗糙度预测模型,并将输出值表面粗糙度Ra作为适应度,再次调用WOA对工艺参数进行全局寻优,获得最优工艺参数组合。使用优化得到的工艺参数组合进行试验,并与模型预测结果进行对比。结果根据正交试验构建的WOA–LSSVM表面粗糙度预测模型的均方根误差(RMSE)为0.003373,平均绝对百分比误差(MAPE)为2.814%。通过WOA寻优得到了最佳工艺参数组合,n、δ、v、d分别为1526.6907 r/min、1.527414 mm、1.0767327 mm/min、114.26052μm,此时获得的最佳表面粗糙度为0.063512μm。对寻优所得的工艺参数组合微调后进行试验,得到的表面粗糙度Ra为0.062μm,与模型预测值的相对误差约为2.44%。结论基于WOA–LSSVM的表面粗糙度预测模型拟合性能优良,可实现磁粒研磨的可控加工。使用磁粒研磨技术结合WOA的寻优结果可获得更优的表面质量。

钛合金管内表面的电化学磁力研磨复合光整试验

针对热挤压成型对钛合金管的内表面会产生微裂纹、褶皱、毛刺等表面缺陷的问题,提出了一种高效率的电化学磁力研磨复合光整加工方法。设计了电化学磁力研磨复合光整加工的实验装置,分别与纯磁力研磨加工和纯电化学加工进行了光整加工试验对比,检测分析了不同工艺加工前后表面的粗糙度、微观形貌、摩擦磨损行为、表面残余应力和能量谱。结果表明:在相同的加工时间内,与单纯电化学加工和磁力研磨加工相比,电化学磁力研磨复合光整加工的表面粗糙度Ra可达到0.2μm,材料去除量和加工效率显著提高;表面显微形貌要明显优于其他两种加工方式;且加工后表面很好地维持了原有材料的化学成分和表面性质;能够使表面由拉应力转变为约–200 MPa的压应力状态,从而获得更好的表面应力状态。

磁场电化学磁粒复合光整加工实验研究

开发出一种新的光整加工工艺——磁场电化学磁粒复合光整加工。研究了磁场环境下离子运动轨迹方程 ,分析了复合光整加工的原理并进行了相应的实验。由于洛仑兹力和电场力的综合作用 ,改变了离子运动轨迹 ,使被加工表面峰点电流密度更集中 ;磁场的搅拌作用 ,加快了电化学过程 ,使极间电流密度增大 ,蚀除速度加快。磁场电化学磁粒复合光整加工 ,与磁粒光整加工、电化学磁粒光整加工相比 ,提高了加工效率 ,改善了表面粗糙度。

超声波振动辅助磁力研磨加工研究

根据研磨加工的材料去除模型,分析得到增加研磨压力是提高磁力研磨加工效率的可行手段。通过在单纯磁力研磨工艺中引入超声波振动,增加了研磨粒子的瞬时研磨压力。经实验证明,在超声振动辅助磁力研磨加工中,研磨粒子在水平切削和垂直冲击挤压运动的综合作用下,对工件材料的去除率高且表面质量均匀;加工效率较单纯磁力研磨工艺提高了约50%;工件表面粗糙度R a可降至0.06μm左右;电子显微镜观察发现其加工后工件表面形貌较单纯磁力研磨细密均匀;采用X射线干涉仪检测得知,经超声振动辅助磁力研磨加工后的工件材料(SUS304)表层的应力状态已由原始的残余拉应力+320 MPa变为压应力-40 MPa,有效提高了工件的疲劳强度。

脉冲电化学齿轮齿面光整加工实验研究

将脉冲电化学加工原理应用于齿轮齿面光整加工 ,建立了移动式成形阴极脉冲电化学齿面光整加工实验装置 ;研究了工作电流密度、阴极移动速度、扫描次数、电解液流速等工艺参量对加工质量及效率的影响 ,获得了较优的工艺参数 ;以模数为 3mm、齿数为 33的直齿圆柱齿轮为实例进行了光整加工实验研究。结果表明 ,该工艺不仅能在短时间内将齿面粗糙度大幅度降低 ,而且能显著增加齿面的光亮性。

旋转磁场磁粒光整加工研究

为解决特大型、异型零件光整加工的难题 ,提出了脉冲电路控制产生旋转磁场实现磁粒光整加工的新思路。研究旋转磁场磁粒光整加工原理 ,并对旋转磁场发生装置进行设计分析及实验研究。结果表明 ,磁粒填充量直接影响材料去除量和表面粗糙度 ,且存在最佳值 ;磁粒中添加合理比例和粒度的铁粉 ,可以有效地提高光整加工效率 ,改善表面粗糙度。

展成式电化学机械光整加工圆柱齿轮的齿面质量与精度特性

齿轮是机械制造业中的核心传动元件之一。在齿轮材料的力学性能类似条件下,优良的齿面质量和精度特性可显著提高齿轮使用性能和寿命。对齿轮进行精加工和光整加工是提高齿轮精度和齿面质量的主要手段。电化学机械光整加工(Electrochemical mechanical finishing,ECMF)具有很高的整平效率和整平能力,将电化学机械光整加工技术用于圆柱齿轮加工,对解决齿轮精度和齿面质量问题具有重要意义。提出齿轮ECMF的展成式实现方式,试验研究工艺参数对齿面粗糙度的影响规律,展成式电化学机械光整加工对齿轮齿形、齿间和齿向精度的影响规律。研究结果表明,圆柱齿轮展成式电化学机械光整加工可将齿面粗糙度Ra值从大于1.0μm降至小于0.1μm,与加工前指标相比,齿面形貌特性得到改善,齿间精度提高2级,齿形和齿向精度也得到提高。

磁粒光整加工基础研究

研究了磁场分布、磁场力及材料去除规律并进行相应的实验分析。从理论上证明了加工区域内磁场分布不均匀而导致的磁粒流动及磁刷形成的变化 ,是影响磁粒切削性能的关键因素 ;实验研究了磁场力、磁极形状对切削量的影响规律 ,结果与理论解析一致 ;而润滑剂可大幅度提高去除量 ,且表面粗糙度存在最佳值。

磁力研磨加工技术综述

在阐述磁力研磨加工技术发展历史和研究现状的基础上 ,介绍了磁力研究技术的基本原理、加工特点 ,并针对不同的加工对象 ,给出了几类典型的加工设备。

振动辅助磁力研磨超硬精密Al_2O_3陶瓷管内表面试验研究

针对普通磁力研磨超硬精密Al2O3陶瓷管内表面加工效率低且纹理不均匀的问题,提出了一种振动辅助磁力研磨的技术.采用曲柄滑块振动机构和超声振动机构辅助磁力研磨,通过改变磁粒刷的运动轨迹,实现对陶瓷管内表面的高效精密加工.对比施加振动前后表面加工质量和加工效率的变化,利用单因素试验分析了振幅和振动频率对表面加工质量和加工效率的影响规律.试验结果表明:振动辅助磁力研磨技术实现了对超硬精密Al2O3陶瓷管内表面的高效精密加工,相比普通磁力研磨,经过50 min的加工,超声振动辅助磁力研磨效果最好,加工效率提高70%,表面粗糙度Ra由平均1.1μm降至0.03μm以下;采用高频率小振幅的振动更有利于加工效率和表面加工质量的同时提高.

难加工合金材料复杂曲面磁性磨料光整加工技术

磁性磨料光整加工技术是一种非常重要的光整加工技术,与低频振动和超声振动相结合,可实现高精度、高质量和高效率的光整加工。介绍了磁性磨料光整加工、振动辅助磁性磨料光整加工及超声辅助磁性磨料光整加工技术的原理和特点及相关的国内外研究现状。根据难加工合金材料复杂曲面的特点,提出实现复杂曲面磁性磨料光整加工,需要就以下问题开展进一步研究和探索:通过提高加工间隙的磁通量密度及磁能与其他能量复合来提高光整加工效率;建立复杂曲面磁性磨粒光整加工过程控制函数;探讨在磁极工具的空间几何约束作用下复杂曲面磁性磨料光整加工工艺的规划方法等。

新型的复杂曲面磁粒光整加工机床

介绍了一种复杂曲面光整加工机械──三坐标数字化磁粒光整加工机床。该机床通过对复杂曲面的数字化测量和自动编程，得到磁极与工件保持一定间隙沿工件表面运行的加工轨迹，利用吸附在工具磁极上面的磁性磨料为工具，通过磁极带动磁粒沿工件表面作高速旋转，从而实施对工件表面的光整加工。该机床的研制成功实现了复杂曲面光整加工的自动化。

基于反求工程和磁粒研磨的模具精加工技术

通过理论分析和实验的手段对模具精加工技术——反求工程和磁粒研磨技术的结合进行了分析。对磁粒研磨加工的原理、工具磁极的设计、磁性磨料的结构以及反求工程的概念、应用、磁极运动轨迹加工代码的获得进行了详细分析。最终提出磁粒研磨和反求工程的结合是解决模具型腔精加工最有效的方法之一 ,并给出了该项技术的工艺路线。

自由磨粒复杂曲面磁力研磨光整加工试验研究

为了实现复杂曲面模具表面高质量高效率磁力研磨光整加工,在3-TPT五自由度并联机床上进行磁力研磨光整加工的试验研究,对复杂曲面模具自动化研磨光整加工进行了初步探索。从理论上研究了自由磨粒磁力研磨光整加工机理,并针对不同形状的加工对象,实验研究了磁感应强度、研磨间隙、磨粒粒度以及研具表面形状对磁力研磨光整加工的影响及其变化规律。

磁极形状对磁粒研磨工艺影响的数值分析

利用有限元的方法对磁粒研磨中的关键技术———磁极的形状做了全面的分析计算 ,得到适合磁粒研磨的最佳磁极形状 ,解决了在磁粒研磨中经常出现的“磁滞”现象 ,不仅改善工件的质量、提高加工的效率 ,同时也延长磁极的使用寿命。

磁粒性能分析及其应用实验

磁粒的弹性微刃切削可以实现自由曲面的自动化光整加工 ,但制造方法不同 ,磁粒性能也不同 .从磁粒的制造方法入手 ,分析磁粒相关性能 ,并通过实验分析磁粒在磁粒光整加工和电化学磁粒光整加工中的不同切削行为 .研究表明 。

磁极开槽情况对磁力研磨的影响

通过ANSOFT软件仿真和实验的方法,研究在磁极头表面加工出矩形槽、60°V型槽、圆环槽和分布圆孔4种不同槽型时对磁力研磨后工件表面粗糙度的影响。采用ANSOFT软件仿真磁极头表面加工出不同槽型时,工件表面的感应磁场强度分布。仿真结果表明:在磁极头表面加工出矩形槽时,工件表面感应磁场周向梯度最明显。实验结果表明,在磁极头表面加工出矩形槽时,工件表面粗糙度改善率最高为32.95%。对比不开槽和加工出矩形槽两种磁极头形式下的磁力研磨加工结果,得出采用矩形槽开槽形式时,磁力研磨的加工效率有所提升。

电解–磁力复合研磨对TA18管内表面光整加工

采用电解–磁力复合研磨技术对TA18钛合金管内表面进行加工,研究了电解电压和磁性研磨粒子粒径对表面加工质量和加工效率的影响。结果表明,当在电解电压9 V下采用粒径为185μm的磁性研磨粒子对TA18管内表面研磨50 min时,研磨效果最好,工件表面均匀、平整,表面粗糙度Ra从原始的1.60μm降至研磨后的0.13μm。

液体磁性磨具小孔光整加工材料去除机理及实验

针对小孔内壁光整加工技术的难题,本文提出一种新型精密研磨孔光整加工技术,以磁致相变理论为指导,从微观角度阐述了液体磁性磨具研磨孔光整加工的材料去除机理.采用"双刃圆半径"模型进行单个磨料颗粒切削模型研究,得出小孔光整加工的材料去除率数学表达式.通过实验验证了磨料粒度、入口压力、电流强度等因素对材料去除率以及表面粗糙度的影响,实验结果表明:在合适的范围内,增大磨料颗粒直径、入口压力以及电流强度有利于提高材料的去除率和表面质量.而当磨粒直径、入口压力以及电流强度选取过大时,虽然能获得较高的材料去除率,但是最终获得的表面粗糙度值并不理想.该研究为通孔零件内壁表面精密光整加工提供了有益参考.