石英玻璃管内表面的复合光整试验研究

目的 探究超声磁粒复合研磨与超声振动复合抛光两个试验阶段对石英玻璃管内表面加工的可能性,寻求最优的工艺参数组合。方法 在石英玻璃管内添加柱形径向充磁辅助磁极,并添加超声振动,组成复合光整装置。在辅助磁极表面包裹一层研磨粒子,构成超声磁粒研磨装置,在辅助磁极外表面包裹一层聚氨酯,构成超声振动抛光装置。结果 对上述的超声磁粒复合研磨阶段进行响应面优化,在主轴转速、振动频率、粒径三个变量中,保持其中一个变量不变,另外两个变量组合,使表面粗糙度值达到最低。选用最优的工艺参数组合作为第一阶段主要参数,经40 min研磨,表面粗糙度值从原始的4.40 μm下降到0.19 μm。在第一阶段基础上进行第二阶段抛光,经5 min抛光,表面粗糙度值从0.19 μm进一步下降到0.07 μm。结论 通过响应面优化得到最优超声磁粒复合研磨组合为：主轴转速1000 r/min、粒径250 μm、振动频率20 kHz。经超声磁粒复合研磨与超声振动复合抛光两个阶段加工后,玻璃管内表面存在的凹坑、突起及划痕均得到有效去除,表面更加均匀、平整。     

超声复合磁力研磨异型管参数优化设计及分析

目的改善镍基合金异型管表面质量,降低表面粗糙度。方法在内置辅助磁极磁力研磨基础上添加轴向超声振动,促使磁力研磨粒子对管件内表面进行轴向划擦、刻划作用。采用响应面法对试验进行3因素3水平方法设计,建立参数优化三维数学模型,分析超声频率、超声振幅、主轴转速在两因素交互作用下,对异型管内壁表面质量、表面粗糙度的影响,并得出试验最佳参数组合。结果响应面法优化设计在超声频率19 kHz、超声振幅19μm、主轴转速1200 r/min条件下的加工效果最佳。在优化工艺参数下进行超声复合磁力研磨试验,加工30 min后,管件内壁表面粗糙度由原始2.4μm降至0.31μm,管件内表面残余拉应力由+49MPa转变为残余压应力?47MPa。结论在内置辅助磁极磁力研磨基础上添加超声轴向振动,使得研磨粒子翻滚加剧,研磨轨迹复杂化,有效改善了管件内壁表面粗糙度和表面加工质量。响应面法能够对试验结果进行优化参数数学建模设计,拟合出了最佳的加工参数组合,良好的应力状态有效地提高了工件的疲劳强度。     

超声磁粒复合研磨对石英玻璃管内表面的光整研究

目的探究超声磁粒复合研磨对石英玻璃管内表面管研磨的可能性,分析有无辅助磁极及不同粒径的研磨粒子对内表面的影响。方法在石英玻璃管内表面添加辅助磁极并辅助超声磁粒复合研磨装置,加快磨粒的翻滚,提高抛光质量和效率。结果采用超声磁粒复合研磨装置,选用150、250、350μm三种粒径的研磨粒子分别进行研磨实验,研磨40 min后,150μm的研磨粒子表面粗糙度值从原始4.4μm下降到1.2μm,250μm的研磨粒子表面粗糙度值下降到0.2μm,350μm的研磨粒子表面粗糙度值下降到0.6μm。对比传统磁粒研磨装置与超声磁粒复合研磨装置,保持研磨粒子粒径为250μm,经40 min研磨,在传统磁粒研磨装置上未添加辅助磁极,石英玻璃管内表面粗糙度值从原始4.4μm下降到2.8μm;在传统磁粒研磨装置上添加辅助磁极,粗糙度值从原始4.4μm下降到1.1μm;在超声磁粒复合研磨装置上添加辅助磁极,粗糙度值从原始4.4μm下降到0.2μm。结论在石英玻璃管内表面添加辅助磁极后,表面粗糙度值得到下降。采用超声磁粒研磨装置使石英玻璃管内表面粗糙度值在原有基础上进一步下降,且选用粒径为250μm的研磨粒子最佳。加工后,工件内表面的加工均匀性显著提升,原始缺陷和原始波峰基本去除。     

超声振动辅助电解磨削Hastelloy X内孔表面粗糙度规律预测分析

通过单因素试验并结合响应曲面分析法,重点分析超声振动辅助电解磨削Hastelloy X内孔加工中主轴转速、超声振幅及磨头目数对孔内壁表面粗糙度的影响规律.结果表明:在选取的优化工艺参数范围内,超声振幅对超声辅助电解磨削表面粗糙度的影响最大,磨头目数次之,主轴转速最小.通过参数优化,在主轴转速10836 r/min、磨头目数1000、超声振幅3.3μm的条件下,可得到内壁表面粗糙度为Ra0.25μm的小孔,这为进一步优化复合加工参数及改善表面质量提供了依据.     

磁力研磨加工K9光学玻璃的实验研究

目的提高K9光学玻璃研磨加工的材料去除率及表面质量。方法采用改进的磁力研磨工艺对玻璃表面进行加工,改变相对运动方式,磁力研磨过程中工作台及工具头同时转动。以材料去除率及表面质量为研究目标,研究磁力研磨主要工艺参数的影响。优选了工具头转速、研磨压力、工作台转速、磨粒大小等关键参数,进行了一系列实验。利用KEYENCE VK系列的形状测量激光显微镜观察不同加工条件下的微观形貌,并分析主要加工参数对表面质量的影响。利用JJ124BC双杰电子分析天平对加工前后进行称量,计算材料去除率。结果在本实验装置下,采用工具头转速为1500 r/min、工作台转速为200 r/min、加工间隙为2 mm、磨粒目数为150目的工艺参数时,加工试件的表面粗糙度值Ra达到120 nm。从3D微观形貌来看,该参数条件下可以获得更好的表面质量,表面一致性较好,最高点的值为2.8μm。结论经过改进的磁力研磨加工方法,研磨速度及研磨压力仍是关键的加工因素,K9光学玻璃的加工实验对硬脆材料的加工具有一定借鉴意义。     

SLM成型零件型腔内表面电解辅助磁粒研磨加工研究

为了去除选区激光熔化技术成型的零件表面缺陷和降低表面粗糙度,并寻求最佳的加工参数。从理论上解析电解辅助磁粒研磨的加工机理,利用仿真软件模拟加工区域的磁感应强度分布,设计Box-Behnken试验方案,先对材料为Ti6Al4V的钛合金工件表面进行电解钝化,后进行机械磁粒研磨,根据试验结果建立表面粗糙度的二次响应回归方程并对建立的数学模型进行方差分析,最后用响应面分析法分析主轴转速、磨料粒径、电解温度和电解电压对表面粗糙度的影响规律,得到最佳的加工参数,在最佳工艺参数下对磁粒研磨和电解辅助磁粒研磨的加工效果进行比较和分析。建立的回归方程调整后的拟合优度为92.14%,经过优化后的电解辅助磁粒研磨最佳加工参数如下:电解液为浓度16%的硝酸钠溶液,电解温度28℃,电解电压12 V,磨料粒径180μm,主轴转速1 100 r/min,使用磁粒研磨加工60 min后,工件表面粗糙度由原始的Ra 10.7μm降为Ra 0.52μm,使用电解辅助磁粒研磨加工60 min后,工件表面粗糙度由原始的Ra10.7μm降为Ra 0.354μm。使用电解辅助磁粒研磨可以有效去除选区激光熔化技术成型零件型腔内表面的缺陷,并降低零件的表面粗糙度,通过响应面分析法可以有效优化加工参数,使用电解辅助磁粒研磨加工比单一磁粒研磨加工的加工效果好,加工效率高。     

旋转超声辅助磁力研磨镍基合金参数优化设计及分析

目的 针对镍基高温合金进行旋转超声磁力研磨加工试验,通过响应面法分析主轴转速、超声频率、超声振幅、粒径交互作用对工件表面的影响。方法 在磁力研磨基础上添加旋转超声高频轴向机械振动,通过磁性研磨粒子对工件表面的垂直冲击,增加研磨压力以及磁性研磨粒子的翻滚动作,完成旋转超声辅助磁力研磨,测定表面粗糙度、表面残余应力等性能参数。采用响应面法分析主轴转速、磁性研磨粒子粒径和超声频率的交互作用对试验的影响规律,拟合出最佳工艺参数条件。结果 在试验条件下得出,主轴转速1000 r/min、磁性研磨粒子粒径250 μm、超声频率19 kHz、超声振幅19 μm的加工工艺组合效果最佳,并与响应面法优化参数后的结果相一致。根据优化参数进行试验,经过40 min研磨加工后,Ra从加工前的3.2 μm降至0.072 μm,工件表面各位置粗糙度均匀,表面质量较好。工件内部残余拉应力从+51 MPa转变为残余压应力-121 MPa。结论 旋转超声辅助磁力研磨加工后,工件表面均匀性提高,原始工件表面的凹坑、凸起、表面微裂纹等缺陷被完全去除,表面形貌和表面质量较好。该工艺加工效率较高,工件内部可得到良好的应力状态。     

超声波辅助磁力研磨TC4薄壁细长管内表面研究

针对传统磁力研磨对长径较大的TC4薄壁细长管内表面进行精密抛光时,研磨效率低、材料去除量小且加工后表面质量差的问题,提出了一种超声振动辅助磁力研磨技术。采用超声振动发生装置辅助磁力研磨,通过对辅助磁极添加轴向振动,实现对TC4薄壁细长管内表面的高效精密抛光。对比添加超声振动前后工件的表面质量以及研磨效率的变化,分析了不同振动频率对工件的表面粗糙度值以及材料去除量的影响。结果表明:经过40min的研磨加工,添加了超声振动后工件的表面质量得到明显改善,表面粗糙度值由Ra1.4μm降至Ra0.25μm,材料去除量可达到50mg,高频率的振动有利于提高研磨效率以及改善工件表面的加工质量。     

超声复合磁力研磨加工镍基合金GH4169异形管

为解决镍基合金GH4169异型管内壁难研磨及研磨不均匀问题,采用超声复合磁力研磨光整加工方法进行试验。分析在超声复合磁力研磨条件下,主轴转速、加工间隙、超声频率和超声振幅对异形管内壁表面质量的影响。结果表明：在超声轴向频率为19 kHz、振幅19 μm,主轴转速1000 r/min,磁性磨粒平均粒径250 μm,加工间隙2 mm加工条件下,加工30 min后,管件内壁表面粗糙度Ra由原始的2.4 μm降至0.31 μm。通过在管件内部添加圆柱形辅助磁极,使得内外两磁极形成闭合磁场回路,增加磁场力的作用。辅助磁极连接高频轴向超声振动,使得吸附在磁极上的磁性磨粒在旋转运动和轴向高频振动复合作用下划擦、研磨管件内表面。由于研磨轨迹发生交叉复杂化,使得异型管内壁研磨后的表面质量和表面粗糙度得到明显提高;管件内壁表面残余应力由拉应力+52 MPa转变为压应力-48 MPa,表面应力状态得到较好的改善。     

SiCp/Al复合材料超声振动研磨工艺研究

针对SiCp/Al材料传统研磨方法加工困难,研磨工具磨损快,加工后难以获得高质量表面等问题,采用超声振动研磨加工方法可以显著改善其加工效果。通过对单磨粒的超声振动轨迹进行分析,得出其运动轨迹为空间椭圆形,可实现磨粒与工件间歇性的接触加工;采用树脂结合剂金刚石磨头对SiC体积分数为40%的SiCp/Al材料进行超声振动研磨加工试验,在不同的主轴转速n、进给速度v和研磨深度a_p以及磨料粒度d下,利用单因素试验法对工件进行研磨,检测加工后工件表面粗糙度,得出各工艺参数对工件表面粗糙度S_a值的影响规律。结果表明:超声振动研磨后的工件表面粗糙度S_a值相较于普通研磨后的79 nm下降为45 nm;超声振动研磨后工件表面粗糙度随n的增大先减小后增大,转速为1 800 r/min时,粗糙度值最小;工件表面粗糙度随v和a_p的增大而增大,随着d的减小而减小。并得出试验参数内的最优参数组合为:n=1 800 r/min,v=5 mm/min,a_p=1 μm,d=4.5 μm。      

W-Mo合金精密镜面加工工艺的实验研究

为了研究W-Mo合金材料精密加工的新途径,采用在线电解修整(ELID)精密磨削和超精密研抛技术,对其进行了精密镜面加工实验,分析了此材料超精密镜面表面的形成机理。通过ELID磨削加工得到了表面粗糙度Ra0.020μm加工表面,再以研抛压力为0.1~0.3 N/cm2,转速为60~100 r/min等优化研抛参数进行研抛加工,获得了表面粗糙度为Ra0.012μm精密镜面加工表面。实验表明:ELID精密磨削加工是保证工件表面质量的基础,超精密机械研抛时研抛压力及转速等参数对工件表面质量起主要影响作用。     

钛合金超声振动研磨表面粗糙度特性试验研究

根据超声振动研磨加工原理,采用自行研制的超声振动研磨装置对塑性难加工材料钛合金(TC4)表面粗糙度特性进行了试验研究。试验采用单因素法,分别研究了工件转速、超声振动振幅以及磨料粒度对工件表面粗糙度的影响规律。试验结果表明:超声振动的附加在一定程度上降低了工件表面粗糙度。所获得的结论对超声振动研磨中加工参数的选择具有一定的参考价值。     

45钢超声振动钻削加工机理及其试验研究

通过超声振动加工技术对45钢进行钻削加工试验,研究超声振动加工技术的钻削机理、加工孔的表面微观形貌、切屑形态,以及超声振幅和主轴转速对加工孔表面粗糙度的影响规律。结果表明:在普通车床CA6140上利用超声振动发生器、换能器、变幅杆连接钻头对45钢进行钻削,可实现传统钻削加工与超声振动钻削加工的良好结合,有效改善孔内表面的形貌,降低表面粗糙度值,且切屑形态规整;同时,超声振幅控制在20μm最佳,主轴转速在320~400 r/min范围内的加工效果较好。     

超声振动辅助铣削加工实验研究

通过实验研究了超声振动辅助铣削加工参数和振动参数对切削力与表面粗糙度的影响。在工件上施加沿进给方向的高频率、小振幅的超声振动。通过切削轨迹研究了超声振动切削的瞬时切削厚度,进而分析了切削力。以主轴转速、每齿进给量和振幅为参数,设计了一系列超声振动辅助铣削加工实验,并利用方差分析方法研究了各参数对切削力影响的显著性。研究结果表明:与未施加超声振动相比,施加超声振动后的切削力明显降低;超声振动铣削加工时对切削力的影响程度由大到小依次为振幅、主轴转速、每齿进给量;在特定的参数下,表面粗糙度也有所改善;表面形貌在同一振幅、不同进给量下存在明显差异。     

18CrNiMo7-6钢研抛工艺试验研究

探究研抛工艺参数对工件材料去除率和表面粗糙度的影响。以砂纸和金刚石喷雾抛光剂为研抛介质,通过正交试验研究砂纸细度、研抛压力、研抛速度、研抛时间对18CrNiMo7-6工件材料去除率和表面粗糙度的影响。采用三维形貌仪、千分尺、电子天平和超景深显微镜对18CrNiMo7-6工件的表面粗糙度、厚度、质量和表面形貌进行测量分析,以材料去除率和表面粗糙度为评价指标,得到最佳的研抛工艺参数组合。在最佳工艺参数组合下,砂纸研磨工件的材料去除率为0.86μm/min,表面粗糙度为Ra0.048μm,金刚石抛光剂抛光后工件表面粗糙度为Ra0.024μm。砂纸研磨最佳工艺参数为:砂纸细度800#,研磨压力0.2MPa,研磨速度30rpm,研磨时间30min。抛光最佳工艺参数为:抛光压力0.2MPa,抛光速度30rpm,抛光时间15min。     

超声辅助电解磨削GH625微小孔工艺研究

超声振动辅助电解磨削加工技术是一种以超声振动作为辅助、电解磨削为主要加工方式实现零件精加工的新型加工技术。为获得更高表面质量的管电极微孔,首先利用单因素法对GH625材料进行管电极打孔,初步得到最小平均锥度0.043°的微小孔,然后通过正交试验研究脉冲电压、电解液浓度、主轴进给速度、阴极转速对加工微小孔锥度和表面质量的影响规律。结果表明:在脉冲电压7 V、电解液质量分数14%、阴极转速12000 r/min、进给速度0.7 mm/min下,可获得内表面粗糙度和平均锥度分别为Ra0.499μm与0.036°的微小孔。     

圆光栅玻璃的游离磨料研磨抛光加工工艺

用游离磨料对圆光栅玻璃表面进行了研磨抛光实验,讨论了磨粒尺寸、磨料质量分数、加工时间、研磨盘转速、加载压力、抛光垫材料对试件表面粗糙度和材料去除率的影响。研究表明,硬质抛光垫能更好地保持试件的平面度。获得的优化工艺参数组合为:研磨盘转速75r/min;磨料质量分数10%;研磨液流量10mL/min;5μm的Al2O3加载压力0.019MPa,粗研20min;1μm的Al2O3加载压力0.015MPa,精研20min;30nm的CeO2加载压力0.012MPa,精抛10min。在该工艺组合下,获得了表面粗糙度值Ra为3.3nm、平面度为5μm的圆光栅玻璃。     

纵扭复合超声振动铣削SiCp/Al表面质量研究

SiCp/Al复合材料具有优异的性能,在航天航空、光学行业、汽车工业等高科技领域得到了广泛应用,但它在塑性和硬度之间差距巨大,使得超精密加工显得非常困难。建立超声铣削动力学模型,采用单因素法检测分析了SiCp/Al复合材料在不同主轴转速、铣削速度和铣削深度下的表面粗糙度与表面形貌,建模仿真了纵扭复合超声振动刀刃铣削轨迹,得到了影响加工表面质量规律及机制。研究发现主轴转速为3000 r/min、铣削速度为180 m/min时,表面粗糙度值最小;材料表面质量随铣削深度的增加而下降。为SiCp/Al复合材料铣削加工提供了合理工艺参数,提高了加工效率,降低了刀具磨损,延长了刀具使用寿命。     

超声振动研磨外圆类陶瓷工件去除率研究

外圆超声振动研磨作为新型有效的外圆类磨削方法，为典型硬脆陶瓷轴类零件的加工提供了高效精密的加工手段。本文介绍了功率超声振动研磨外圆加工装置和加工原理，并结合对Al2O3陶瓷试件的研磨试验，分析了超声研磨中加工参数与试件材料去除率的关系。同时与普通研磨相比较，得出超声研磨加工效率高、加工工件表面粗糙度小的结论。     

超声滚压参数对18CrNiMo7-6齿轮钢表面性能的影响

目的研究在不同加工参数下,对18CrNiMo7-6齿轮钢进行超声滚压加工后表层质量的变化,并得出其显著性顺序。建立表面粗糙度的解析模型,研究进给量、滚压次数和初始表面粗糙度对表面质量的影响,并与试验结果作对比。方法采用车刀将固定在车床卡盘上的18CrNiMo7-6齿轮钢棒状材料的端面进行精车后,采用超声滚压试验装置对精车后端面进行加工处理。采用三维形貌测量仪等专用设备,对加工完成后的试样表面表面粗糙度、表层显微硬度、表面二维形貌和表层残余应力等进行检测,然后利用正交试验,寻找对试样表面粗糙度影响的显著性因素,建立表面粗糙度的解析模型,对比试验数据和解析模型数据,研究超声滚压对表面粗糙度、表面二维形貌、表层显微硬度和表层残余应力的影响。结果得到的显著性顺序为进给量、主轴转速、次数、振幅、静压力,并且前述给出的粗糙度解析模型可以较好地预测超声滚压后的表面粗糙度,计算得到的理论数据与试验数据较为接近。试样表面的粗糙度Ra由车削加工的3.003μm减小为0.468μm,齿轮钢表层形成了明显的加工硬化层,其深度约为260μm;表层显微硬度从未处理的360.9HV升至417.6HV,比率为15.7%;表层内形成了勺形分布的残余应力,在距离表层60μm处,最大残余压应力形成,为–790.97 MPa,残余压应力层深度达到了800μm。结论超声滚压加工可以显著提高18CrNiMo7-6齿轮钢试样的表面性能,其中以滚压进给量的影响最为显著。