聚晶金刚石研磨机理研究

通过 PCD表面干研磨、湿研磨、钝湿研磨等对比试验 ,观察干研磨、湿研磨表面形貌 ,研究了 PCD材料研磨机理 .试验结果表明 ,干研磨去除率远大于湿研磨去除率 ,并可使 PCD表面达到镜面 ;湿研磨、钝湿研磨不能使其达到镜面 .干研磨时 ,材料的去除机理以热化学去除为主 ,基本不发生疲劳脆性去除 ;湿研磨时 ,材料去除机理以疲劳脆性去除为主 。

机床振动对高精度金刚石刀具研磨质量的影响

研磨机床的振动是影响金刚石刀具机械研磨质量的重要因素,尤其在精密研磨工序。为了提高金刚石刀具的研磨质量,针对金刚石刀具的精密研磨工序,在研磨加工时对机床施加空气隔振垫,使研磨的金刚石刀具切削刃钝圆半径从隔振前的93.8nm降到了隔振后的72.7nm,前刀面表面粗糙度则从2.4nm降到了1.0nm,研磨质量得到明显改善。

聚晶金刚石加工技术进展

介绍了国内外正在研究和已经应用的聚晶金刚石的主要加工方法,即磨削加工、研磨加工、电火花加工、激光加工、化学加工、超声加工和复合加工,并对这些加工方法的特点、机理及影响因素、适用范围进行了分析。

聚晶金刚石超声振动研磨机理研究

将超声振动引入普通聚晶金刚石 (PCD)研磨中去可以显著提高研磨效率 ,本文在分析PCD材料的微观结构和去除机理的基础上 ,对超声振动研磨PCD机理进行了深入研究 ,认为研磨轨迹的增长和超声振动的脉冲力的作用是提高研磨效率的主要原因。

聚晶金刚石电火花超声机械复合加工技术研究

聚晶金刚石具有优良的力、热、化学、声、光、电等性能,在现代工业、国防等领域中得到日益广泛的应用。但是,聚晶金刚石硬度高,耐磨性好,其成型加工非常困难,超声电火花机械复合加工技术是一种有效的加工方法。本研究在分析电火花超声机械复合加工原理的基础上,采用青铜结合剂金刚石砂轮实现了聚晶金刚石的超声电火花机械复合加工。实验分析了超声电火花机械复合加工过程工艺参数与加工效果之间的关系,结果表明,脉宽、脉间、峰值电流、超声振幅、开路电压等参数对复合加工过程工艺结果的影响程度较明显。

聚晶金刚石的超声振动研磨机理研究

在分析聚晶金刚石 (PCD)材料的微观结构和去除机理的基础上 ,对PCD材料的超声振动研磨机理进行了深入研究。通过试验证明 ,采用超声振动研磨PCD可显著提高研磨效率 ,认为研磨轨迹的加长和超声振动的脉冲力作用是提高研磨效率的主要原因。

超声研齿不灵敏性振动切削机理与实验

提出了超声研磨螺旋锥齿轮的理论与方法。分析了超声研齿不灵敏性振动切削机理。超声振动使研磨切削抗力减小,动态啮合精度提高,因此,使研磨效率与齿面质量得到相应提高。进行了普通与超声研齿对比试验表明,超声研齿材料去除率可达到普通研磨的三倍,齿面微切削与塑性流动纹理明显,点蚀深度、划痕长短均匀,齿面质量明显优于普通研磨齿面,即粗糙度低至0.2μm,轮廓支承长度率Rmr(c)=100%,水平截距c=1.2μm。

基于有限元分析的椭圆振动切削换能器

通过分析纵向振动换能器的传统模型 ,设计出一种在结构不对称情况下 ,单向激励产生椭圆振动的理论等效模型 ,利用有限元分析工具对换能器的等效模型进行动力学和静力学分析 ,对换能器的尺寸进行优化设计 ,使换能器的谐振频率和振动模态达到较为理想的状态 ,在此基础上研制出一套单激励超声椭圆振动车削系统 ,并且利用人造多晶金刚石 (PCD)刀具进行了超声椭圆振动切削试验 ,得到了比较好的加工质量 ,验证了有限元分析的方法对换能器设计在参数优化和振动形式分析方面有实际的指导意义 ,同时也说明椭圆振动切削能够有效的提高加工质量 .

聚晶金刚石刀具振动切削不锈钢技术研究

使用聚晶金刚石刀具进行了超声波振动切削不锈钢的实验研究,研究了切削方式对切削力及已加工表面粗糙度的影响规律。通过对刀具磨损区微观形貌的观测,分析了PCD刀具切削不锈钢时的磨损机理。结果表明,化学磨损在金刚石刀具切削黑色金属时占主导地位。超声振动切削可明显减小切削变形、切削力及刀具磨损。

超声研磨声学系统振动特性与试验研究

分析了超声振动研磨声学系统研具的固有频率和振型,建立了力学模型及其位移方程,探讨了研具的共振机理,根据理论和试验得出结论当研具以自身的固有频率共振时,系统处于全谐振状态。

陶瓷材料超声研磨压力试验研究

超声研磨能有效提高研磨效率,使工件获得较高的尺寸精度和微观几何形状精度。通过不同振动模式下的Al2O3工程陶瓷普通与超声研磨对比试验,利用正交回归分析方法获得了优选工艺参数和经验公式,得出了各工艺参数对研磨压力的影响主次顺序,并分析了各工艺参数对研磨压力的影响规律。结果表明:超声研磨所获得的研磨压力低于普通研磨,且轴向研磨压力要小于切向研磨,超声复合研磨是适合工程陶瓷等硬脆材料的一种高效加工方法。

超声拉伸下金刚石线锯的力学性能研究

对金刚石线锯在超声作用下的力学性能进行实验研究。自行设计振动系统及连接装置,利用超声振动对不同直径金刚石线锯进行单向拉伸试验,研究不同频率、不同振幅下材料力学性能的变化。用电子金相显微镜对有/无超声作用下的断口形貌进行分析,研究超声拉伸下金刚石线锯裂纹扩展机理和软化机理。实验结果表明:超声振动拉伸作用下,材料内部产生交变应力,出现微裂纹,裂纹扩展并快速撕裂,高频振动产生局部的高温,加速扩散过程发生,最终发展成宏观缺陷。当超声振动载荷频率为20kHz时,裂纹扩展速率达到10^(–9)~10^(–8) mm/cycle。

铝/钢异种金属的超声振动强化搅拌摩擦焊接工艺

采用新型超声振动强化搅拌摩擦焊接工艺实现了6061-T6铝合金以及QP980高强钢的搭接焊,对比分析了有无超声作用下,接头的宏观形貌、微观组织和拉伸剪切性能,同时研究了超声振动对焊接载荷的影响。结果表明:焊接前对母材施加超声振动,可以起到软化母材的作用,促进了材料的塑性流动,扩大了铝/钢界面区和焊核区,使更多的钢颗粒随搅拌针旋转进入铝合金侧,在界面区边缘形成钩状结构,进而提高了接头的失效载荷;超声改变了FSW接头断裂位置和断口形貌,提高了接头力学性能,在本实验工艺参数范围内,接头最大的平均失效载荷为4.99 kN;当焊接速度为90 mm/min,下压量为0.1 mm时,施加超声振动使接头的平均失效载荷提高了0.98 kN,拉剪性能提升28.24%;施加超声振动后轴向力F_(z)、搅拌头扭矩M_(t)和主轴输出功率分别下降2.46%,6.44%和4.59%。

聚晶金刚石研磨工艺参数分析

对聚晶金刚石(PCD)的研磨机理进行了初步探讨;分析了研磨粉粒度及用量、研磨速度及研磨轨迹、研磨压力等工艺参数对研磨效率和研磨质量的影响规律。

激光选区熔化钛合金超声辅助铣削性能研究

目的针对激光选区熔化钛合金开展超声振动辅助铣削性能和作用机理研究,提高增材制造钛合金表面加工质量、加工精度及加工效率,推动增材制造钛合金构件在高端装备业领域的广泛应用。方法在传统铣削和超声振动辅助铣削下,采用聚晶金刚石刀具开展激光选区熔化钛合金铣削试验研究,分析不同条件下的表面硬度、切削力、表面形貌、表面粗糙度和切屑黏结的差异性。结果激光选区熔化钛合金硬度单次测量及其平均值均高于传统钛合金。常规干铣削激光选区熔化钛合金时,切削力随着转速的增大而呈现下降趋势,随着进给速度和切削深度的增加表现出逐渐增大的趋势。在传统铣削下,传统钛合金表面形貌存在明显的刀具划痕,而超声振动铣削时,激光选区熔化钛合金表面形貌总体表现出更加的光滑和平整。激光选区熔化钛合金在常规铣削和超声辅助铣削过程中,刀具前后刀面都出现了严重的钛合金切屑黏结现象。结论激光选区熔化钛合金常规干铣削时,增大转速或降低进给速度和切削深度能够降低切削力。在相同切削参数下,激光选区熔化钛合金超声铣削质量优于传统钛合金常规铣削表面质量。激光选区熔化钛合金表面质量改善的作用机理主要归因于激光选区熔化钛合金的金相组织特性及超声振动时断续切削特性的综合效应。相对于传统铣削方式,超声振动辅助铣削对改善激光选区熔化钛合金加工过程中的刀具抗黏结性效果有限。

钛合金微槽超声螺线辅助铣磨加工试验研究

微铣削是实现航空微小零件精密加工的主要方法,但是受尺寸效应影响,使用该工艺加工钛合金等塑性高且强度大的材料时,易产生严重的切削变形以及毛刺等缺陷,影响微小零件加工质量。针对钛合金微槽加工过程中出现塑性变形大以及毛刺损伤严重的问题,提出超声螺线辅助铣磨加工方法,将平面加工轨迹转变为三维螺线,进而实现微铣磨工具的端面和圆柱面与工件周期性分离,降低微铣磨力,改善微槽加工质量。开展超声辅助钛合金微槽铣磨加工仿真与试验研究,对比分析不同超声振动方式对微槽毛刺尺寸、表面质量、分形维数以及微铣磨力的影响,结果表明,相比无超声辅助、纵扭超声辅助以及切向超声辅助加工方法,超声螺线辅助加工得到毛刺尺寸最小,表面粗糙度最低,分形维数最大,微铣磨力最小。钛合金微槽加工质量得到了提高。验证了超声螺线辅助加工方法在钛合金微槽加工中的优势。

超声振动辅助划擦高体分铝基碳化硅的刀具磨损特性

为研究高体分SiCp/Al复合材料旋转超声加工中金刚石刀具的磨损规律,制备了圆锥形单颗金刚石工具,分别进行了单颗金刚石普通磨损试验和超声振动辅助磨损试验,通过对比分析两种试验结果,得出超声振动对金刚石刀具磨削高体分SiCp/Al复合材料时磨粒磨损规律的影响。试验结果表明:普通磨损试验中金刚石磨粒的磨损形式主要为宏观崩裂和磨耗磨损,而超声振动辅助磨损试验中金刚石磨粒的磨损形式主要为微小破碎和磨耗磨损。超声振动作用能显著降低试验过程中的切削力,减小摩擦因数,缓解金刚石磨粒与材料的黏附作用。金刚石磨粒在轴向上叠加了超声频的振动速度,其切入材料的合成速度增大,使金刚石磨粒内部尺寸较小的裂纹更易扩展,磨粒所受切削力方向不断发生改变,因此不易形成较大的宏观崩裂,金刚石磨粒的使用寿命得到延长。