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。

基于支持向量机方法建立超声振动磨削放电加工预测模型

针对采用机器学习理论建立超声振动磨削放电加工模型时存在试验样本数量少、预测量数值变化波动大的问题,提出利用支持向量机方法建立加工指标预测模型的方法。以超声振动磨削放电加工Si Cp/Al为例,利用正交试验获取学习样本数据,采用MATLAB软件建立超声振动磨削放电加工Si Cp/Al工艺指标的支持向量机预测模型,并利用该模型预测零件表面粗糙度和加工速度两项工艺指标。结果表明:支持向量机模型得到的工艺指标预测值与试验值具有较好的一致性,最大相对误差不超过12%,预测值精度较高,所建立的超声振动磨削放电加工工艺指标的支持向量机预测模型是可靠且有效的。

金刚石砂轮激光-超声振动复合修整试验研究

为解决超硬磨料砂轮修整的效率低、精度差、成本高、工具磨损大等难题,提出激光-超声振动复合的新型修整方法.在超声振动修整方式的优势下,辅助以激光加热,可使砂轮表面软化、塑性增强,修整工具受力减小、磨损率降低,修整效率提高.完成了复合修整系统设计、实验平台的搭建以及试验研究.结果表明:和普通机械修整方式相比,在选择合适工艺参数下的激光-超声复合修整砂轮的砂轮形貌、单颗粒磨粒形态和砂轮磨削特性优于普通修整方式.

超声振动磨削放电复合加工SiCp/Al试验研究

针对SiCp/Al的加工,提出一种超声振动磨削放电复合加工的方法,从加工效率、加工稳定性及表面质量等方面与电火花加工进行了对比试验研究。分析了两种加工方法的脉冲宽度和峰值电流对加工速度和表面粗糙度的影响,结果表明:电火花加工的表面粗糙度平均值为Ra4.5μm,超声振动磨削放电复合加工的表面粗糙度平均值为Ra2μm;超声振动磨削放电复合加工的稳定性比电火花加工好,但加工速度较低。通过扫描电镜对两种加工方法下零件表面形貌和重熔层进行了观测,对试件表面进行了X射线衍射分析,表明采用超声振动磨削放电复合加工SiCp/Al复合材料可获得较好的表面质量。

超声振动磨削放电加工指标预测模型的研究

超声振动磨削放电加工过程复杂,难以用精确的理论公式进行描述,通常在试验基础上,借助于机器学习理论做出分析。针对实际加工中试验样本数量有限、预测量数值变化波动大的情况,采用BP神经网络和支持向量机两种方法分别建立超声振动磨削放电加工SiCp/Al指标预测模型,并利用两个模型预测零件表面粗糙度和加工速度等工艺指标。预测结果表明,零件表面粗糙度的数值变化范围较小,两种模型预测值与试验值均具有较好的一致性,预测精度较高;加工速度的数值变化较大,支持向量机模型的预测精度优于BP模型。因此,支持向量机模型更适合于解决小样本及指标变化范围大的预测问题。

超声加工技术研究进展

超声加工技术依靠瞬时高频振动撞击对工件断续加工,具有极强切削能力的同时,具有较小的宏观切削力,主要用于硬脆材料的精密加工,能提高加工精度和表面质量。首先,阐明了超声加工技术的基本原理及其基本应用范围。其次,综述了超声辅助切削加工技术的研究进展,着重论述了超声辅助铣削净切削时间模型的建立以及模型正确性验证,总结了加工参数对刀具运动轨迹、工件表面质量的影响,阐明了椭圆振动切削能有效抑制切削颤振带来不利影响的原因;探讨了超声辅助磨削技术在加工非金属和金属材料时,对表面质量以及工件表面温度分布的影响;综述了超声辅助钻削技术的切削力和进给速度与普通钻削参数的比较。再者,介绍了超声波加工技术的新发展方向,包括三维椭圆超声振动切削技术、超声ELID复合磨削技术、超声EDM复合加工技术、超声辅助抛光的工作原理及最新研究趋势和能实现的试验效果。最后,总结了目前对超声加工技术及超声辅助或复合技术的研究。

动态链接库在超声振动辅助电火花-磨削复合加工智能控制系统中的应用研究

在超声振动辅助电火花-磨削复合加工智能控制研究中,解决IPC与PMAC间的通讯问题对采用工业PC与PMAC的多CPU控制结构来实现开放式控制的系统而言是十分必要的。将动态链接库应用于超声振动辅助电火花-磨削复合加工智能控制系统,采用Windows平台下的编程语言VC++6.0,调用Pcomm32应用程序通讯驱动器中动态链接库的库函数,实现IPC与PMAC间的通讯功能。对实现大型的应用控制系统来说,此法简便,具有良好的开放性和扩展性,能满足开发要求;提高了系统开发效率,节约了系统资源。

高体分SiCp/Al超声振动磨削放电复合加工试验研究

设计了L16(45)多因素/因子正交试验方案,进行了加工电流、加工脉宽、弹簧预紧力、脉冲占比(加工脉宽与脉冲周期的比值)对复合加工高体分SiCp/Al材料的加工表面质量、加工效率影响的实验研究。运用极差分析与方差分析的方法,分析了各因素对表面质量和加工效率影响的显著性,并对超声振动磨削放电多能量复合加工过程进行了研究,分析了超声振动磨削放电复合加工的放电类型。正交试验结果表明:加工参数对表面粗糙度的影响显著性顺序为电流>加工脉宽>弹簧预紧力>脉冲占比,对加工速度的影响显著性顺序为电流>弹簧预紧力>加工脉宽>脉冲占比。