KDP晶体微塑性域增强金刚石切削方法研究

针对KDP在SPDT切削过程中容易产生凹坑、划痕、裂纹等表面缺陷问题,提出利用热激励的方式增大KDP晶体塑性切削域深度,降低各向异性、机床运动误差、环境振动等因素对加工过程的影响,进而提高SPDT切削加工过程稳定性的方法。通过纳米压痕试验获得了KDP晶体表面在不同温度状态下的硬度和脆塑性转变深度变化规律,并在SPDT机床上采用金刚石刀具开展了KDP晶体飞切划痕实验,进一步验证了适当提高KDP晶体温度可以增大KDP晶体脆塑性转变临界切削深度。在此基础上,对KDP晶体开展了不同温度状态下的切削实验,实验结果表明在相同工艺参数下,随着温度的升高,表面粗糙度Sa值从3.2nm降低至1.6nm。

挤压和车削成型方式对螺纹连接松动行为影响研究

针对7050铝合金车削成型和挤压成型的内螺纹开展损伤形貌分析和机械性能分析,基于自主研制的螺纹连接结构松动试验夹具和随机振动试验夹具,系统开展了在轴向激励下车削和挤压内螺纹/螺栓连接结构的松动行为研究。结果表明:内螺纹在挤压成型时材料发生塑性流动,螺纹表层组织呈流线分布,由于发生塑性变形时的冷作硬化,使得螺纹表面硬度高,质量好;挤压成型的内螺纹相较于车削成型的内螺纹更难以拉脱;挤压成型内螺纹的松动速率大于车削内螺纹;车削螺纹损伤程度比挤压螺纹严重,内螺纹的损伤主要集中在螺纹牙中部和牙底,螺纹表面损伤特征主要呈现为剥层、塑性变形以及犁沟。螺纹表面的磨损机制主要为疲劳磨损、磨粒磨损、粘着磨损。

基于STM32和S算法的微电脑鼠的设计与实现

采用STM32F405微处理器作为主控制器,设计了一款新型智能微电脑鼠,不仅满足了迷宫探索的各项要求,而且显著提高了微电脑鼠行走的稳定性,减少了微电脑鼠的迷宫探索时间。重点介绍了硬件系统的设计,包括微处理器、电源电路、传感器电路、电机驱动电路等组成部分。在软件设计部分,采用了“S转法”,通过6段法则来设计转弯运行。实验表明,基于STM32F405微控制器和S转法,微电脑鼠可以有效缩短探索路径并减少到达终点的时间。

基于LabVIEW和Python微细车削控制系统的开发与实验

为实现微细车削自动化加工,基于LabVIEW开发微细车削加工控制系统。该系统使用模块化设计,包括初始化模块、定位对刀模块、G代码加工模块和实时坐标显示模块,通过计算两轴的速度比例并赋予相应值实现斜线插补,通过逐点比较法实现圆弧插补。为提高微细车削编程效率,基于Python开发微细车削G代码自动生成系统,该系统包括参数设置模块、切削设置模块和G代码生成模块。利用G代码自动生成系统获取G代码,然后将生成的G代码导入到微细车削加工控制系统,对直径3 mm的铝合金棒料进行了微细车削加工实验,成功加工出微细阶梯轴、圆珠笔头以及微细螺纹。

微织构车刀制备与SUS304钢高速微车削试验

针对高速微切削过程中微型车刀表面摩擦磨损严重的问题,利用表面非光滑微织构减摩减阻原理,在高速微切削用车刀表面利用激光加工技术制备了微槽、微坑织构,研究了激光加工参数与微织构形貌之间的关系;分析了微织构的摩擦学特性;利用自行研制的高速微车削单元进行微织构刀具及无织构刀具的高速微切削SUS304不锈钢的对比试验,从切削力、切削温度、刀屑接触状态、切屑形态以及已加工表面粗糙度对微织构车刀性能进行评价。结果表明:微槽、微坑织构均可以有效降低刀具表面摩擦因数;在高速微切削过程中可以减小切削力、切削温度,降低刀屑接触长度,改善切屑形态,尤其是微坑织构可明显改善表面质量,可以应用到SUS304不锈钢的高速微加工。

微细轴切削加工特性分析

分别采用传统的车削方法和先进的车铣方法进行微细轴的切削加工试验,从切削方式、切削速度、切削力等9个方面对两种切削方法进行了比较。试验结果表明,车铣技术更适合于微细轴类零件的加工,它在改善微小型零件的切削状态、实现高速切削、降低切削力、延长刀具寿命、保证零件加工质量、提高加工效率等方面都具有明显优势,只要合理匹配车削主轴与铣削主轴的转速比,同时合理辅以其他切削用量,就可以加工出理想的微小型零件。

表面微沟槽车刀的切削试验与性能分析

采用二极管泵浦ND.YAG激光器,在YG6X硬质合金刀片上加工出具有一定尺寸和分布的凹槽织构,并以此刀片对6061-T6铝合金棒料进行切削加工对比试验。结果表明:与无织构刀具相比,较优参数的凹槽织构刀具的主切削力Fz的波动幅度减小,峰值切削力的均方根值和均值分别减小了约10%和9%。且凹槽间距越小,Fz越小,稳定性越好。采用光学显微镜对切削后的刀片进行检测,发现适当的凹槽几何参数能提高刀具的切削性能。凹槽间距和凹槽方向对织构刀具的抗粘性能有较大的影响,凹槽间距越小,凹槽方向与切屑流向的夹角越大,切屑与刀具的粘结程度越轻。不恰当的凹槽间距和方向,不仅不会提高刀具的性能,反而会显著增大刀具的磨损。

微型车刀微孔织构设计及高速微车削试验

针对微型刀具高速微切削过程中磨损严重的问题,基于表面非光滑技术,在刀具表面进行微孔织构设计,并采用Deform-3D进行金属切削动态模拟分析。分析表明,前刀面带有微孔织构的微型车刀主切削力、刀尖最高温度、刀具磨损量,与无织构车刀相比都明显降低。利用微细电火花加工技术在微型车刀表面加工微孔织构,使用自行研制的高速微车削实验装置进行6061铝合金的微加工实验,并从刀具表面磨损状况、切屑形态、已加工表面粗糙度3个方面进行评价。实验结果表明,微孔织构在提高刀具减磨性能和已加工表面质量方面效果良好,微织构改善了切屑形态,增强了刀具排热、抗黏结性能。

微小型零件的微细切削加工工艺研究

文章研究了微小型零件的微细切削加工工艺,微细切削加工微小型零件具有较大的工艺和成本优势,适应微小型零件产品批量化、加工柔性化、材料多样化的发展趋势。微小型零件按照加工工艺特征大致可分为微小型轴类、三维结构件、板类和齿轮类零件,总结和分析了上述零件的工艺特征和加工方式,介绍了微小型加工机床和刀具的选用原则,包括如何合理选择微细切削刀具的材料、特征尺寸和结构。微小型零件必须根据机床功能和零件自身结构特点确定装夹方式,并进行准确定位。最后,归纳和总结了微小型零件进行微细切削数控加工工艺设计时应遵循的原则,并进行了详细论述。微细切削加工中,采用合理的数控加工工艺和走刀路线,可以实现微小型零件的精确、高效加工,适应批量化的产品需求。

PCD刀具微细车削硬铝合金的表面质量研究

在微细车削硬铝合金正交试验中,分析了切削参数(包括切削速度、进给量、切削深度)对表面粗糙度和表面显微硬度的影响规律,建立了表面粗糙度预测模型,并进行了回归方程和回归系数的显著性检验。结果表明:进给量对微细车削表面粗糙度的影响最大,切削速度次之,切削深度影响最小,较大的切削速度不仅使机床振动加剧从而使表面粗糙度值增加,而且切削中热量不易散发,表面产生加工硬化。考虑机床动态特性选择合适的切削速度避开机床振动,以及采用较小的进给量、合理的切削深度可获得最好的微细车削表面质量。

精密车削二维微位移刀架研究

设计了一种微米级切削加工的微位移刀架,该刀架可满足数控车床精密加工的需要。该刀架以压电微位移致动器为动力源,以双平行四杆柔性铰链为弹性导轨,以最大输出位移为主要参数,设计了微位移刀架的结构,计算和选择了微位移刀架的结构参数。通过理论建模和有限元分析,对该铰链机构的系统刚度进行了计算,并对二维微位移刀架的输出位移进行实验测试。实验结果表明:理论计算结果、有限元仿真计算结果与实验测试数据吻合,验证了设计方法的可行性。

复杂微小型工件的完整加工工艺分析

微小型工件的再装夹和定位是非常困难的,为了提高微小型工件的加工精度和加工效率,实现完整加工是解决问题的方法之一。车铣加工技术具有实现完整加工的能力。在分析了高速车铣加工中心实现复杂微小型工件完整加工的工艺过程的基础上,通过加工实例证明了车铣加工技术能方便地实现以回转体为基体的复杂微小型工件的完整加工。

表面沟槽微织构刀具高速微车削试验研究

针对微型刀具高速微切削过程中磨损严重的问题,基于表面非光滑技术,在刀具表面置入沟槽微织构,达到增强刀具减磨排热、抗粘结以及刀具抗磨能力。利用激光加工技术在微型车刀表面加工沟槽微织构;使用自行研制的高速微车削实验装置进行AL6061微加工实验,并针对刀具表面磨损状况、切屑形态、已加工表面粗糙度等三个方面进行评价。试验结果表明,沟槽微织构在提高刀具减摩性能及改善切屑形态和已加工表面质量方面效果良好。

椭圆状微织构自润滑车刀切削性能试验

采用激光加工方法在硬质合金刀具前刀面易磨损区域加工椭圆状微织构,并在微织构中填充MoS2固体润滑剂,制备了微织构自润滑刀具。运用有限元方法分析了微织构对刀具刀尖处应力分布的影响;将微织构自润滑刀具与传统刀具进行了干切削45号钢的对比试验。结果表明:微织构的存在对刀尖处的应力分布无显著影响,与传统刀具相比,微织构自润滑刀具能够有效降低切削力和切削温度,减小切屑变形,增加切屑卷曲,同时减缓刀具前刀面磨损。

CBN车刀前刀面微沟槽结构磨削及其对干切削温度的影响

车刀前刀面的微沟槽结构可以改善切削性能,但是,超硬的CBN车刀表面微加工极为困难。因此,提出采用微磨削技术在CBN前刀面加工出深度为54μm的微沟槽结构,可实现钢的干切削。采用金属基的#600金刚石砂轮V形尖端沿着与切削刃成不同夹角方向在CBN车刀的前刀面上加工出微沟槽结构;通过升温试验分析前刀面温度与车刀尖端温度的相关性;对45钢进行干切削试验,研究微沟槽结构特征和切削条件对干切削温度的影响。结果表明,CBN车刀前刀面可被加工出规则和光滑的微沟槽结构。平行微沟槽结构和倾斜微沟槽结构比垂直微沟槽有更快的排热速度,可起到散热作用。前刀面的温度与车刀尖端的温度有极好的相关性,所以它可用于预测干切削的刀尖温度。可以证明,平行微沟槽结构车刀可以比传统平面车刀降低干切削温度约18%。但是,垂直和倾斜微沟槽结构车刀会产生更大的干切削温度,这是因为它们的微沟槽结构改变了切削刃的形状,造成刀具磨损。在较大切除率的干切削中,平行微沟槽结构CBN车刀能够更大幅度地降低刀尖的切削温度,造成非常小的刀具磨损。.

多轴联动数控微细车铣机床设计与仿真

微小型零件的加工技术研究在发达国家已开展多年。微细车铣切削技术无论是在生产率还是在加工表面质量上,较其它加工技术而言更适合于微细轴类零件和具有复杂型面的微小型零件的加工。综合近年来机械、电子、材料学等领域研究成果,应用模块化设计方法对多轴联动数控微细车铣切削机床进行了结构设计、强度校核计算及仿真等,结果显示本设计符合设计技术要求,具有实际应用价值。

新型微坑车刀切削304不锈钢降温机理分析研究

切削304不锈钢时,刀具温度高达750℃,高温集中在刀具切削刃近域,这加速了刀具的磨损,缩短了刀具的寿命。为了减小该区域的摩擦状况,降低该区域切削过程的温度,在刀具切削刃近域进行微坑结构设计。应用微坑车刀和原车刀切削304不锈钢,经仿真分析和切削实验,发现微坑车刀较原车刀,切削力降低,切削温度降低。通过切削力学模型分析、刀屑摩擦模型的研究和刀具磨损的对比,得出微坑车刀切削温度降低的形成机理。

采用微刀具的菲涅耳器件超精密制造方法

菲涅耳器件是红外传感器等领域不可或缺的高性能光学元件。其高效和高精度的制造方法是目前研究的重点。文中借助单点金刚石切削技术实现菲涅耳器件加工,采用半圆头型刀具有效减小不可切削区域,并基于聚焦离子束微加工方法进行微刀具制备。对所提出方法的关键技术和制造工艺进行了详细论述。对不同应用领域的两类菲涅耳器件进行加工实验,并建立光学测试平台进行光学性能分析,实验结果表明:所提出的方法可满足菲涅耳器件的应用需求。

微型惯性测量装置

在介绍微型惯性测量装置工作原理的基础上,详细阐述了系统件的软硬实现过程,并通过转台试验验证了利用其进行导航计算的正确性和有效性。

微细钻头折断原因探讨

对微细高速钢麻花钻破坏断口进行了显微观察和测量，根据微小孔钻削实验结果，分析了造成钻头折断的原因和影响其使用寿命的因素。