大型螺旋桨双机器人自动磨削系统的研究

大型螺旋桨是船舶运行中的核心部件,人工抛光无法保证加工质量。为解决这个问题,研发了针对大、中型复杂曲面铣削加工及研磨抛光的智能磨削机器人系统,系统配备工业机器人、力/位混合控制装置、视觉装置、离线轨迹规划系统。可以实现对叶曲双面同时进行铣削加工及研磨抛光。成功地解决了手工打磨加工一致性和精度差等问题,改善了工人的操作环境,提高了生产效率。     

涡轮叶片的双头恒力抛光技术研究

根据涡轮叶片的特征,对其抛光工艺进行了分析,提出了"三轴两联动行抛法"的双头柔性恒力叶片抛光工艺方法,分析和探讨了抛光路径的生成原理、抛光速度的控制以及抛光力的控制,并开发设计了基于该方法的涡轮叶片抛光机,抛光头采用气囊。利用该方法,两个柔性抛光头同时对叶片的叶盆、叶背进行抛光;抛光机采用三轴控制方式,控制简单、成本低,双头恒力柔性抛光有效保证了抛光质量,提高了生产效率。     

集成力反馈的虚拟砂带抛光示教系统设计与实现

通过传统的编程方式(在线示教、离线编程)定义复杂曲面的抛光轨迹是一项复杂繁琐的工作,为了给机器人砂带抛光示教过程提供一种更加自然有效的交互方式,应用虚拟现实技术和力觉反馈技术,首先提出砂带抛光的力觉模型;然后,在此基础上,集成Phantom Desktop~力反馈设备开发了一套虚拟示教系统。用户在示教过程中能够更加自然真实地根据实时反馈力动态调整抛光力度、位姿等参数,获得理想的抛光质量。应用该系统进行的力学验证实验和工件加工表面质量评估实验表明:所提出的力觉模型能够准确模拟真实抛光过程中工件的受力情况,机器人在应用该虚拟示教系统进行示教后,所加工出的工件可获得与手工抛光相比拟的抛光质量。     

非轴对称表面数控车削技术研究

为了提高非轴对称表面零件加工的质量和效率,对实现该类零件加工的方法进行了研究,提出了一种快速高精度加工非轴对称表面的数控车削方法。设计了数控车削系统的结构,快速刀具进给伺服机构(Fast Tool Sevvo,FTS)采用基于自抗扰控制的直线电动机系统。数控系统采用多轴运动控制器(Programmable Multi-Axis Controller,PMAC)的时基控制法,实现刀具驱动进给和工件旋转的协调控制,完成该型零件的自动车削。结果表明该型零件的加工精度和加工效率得到了提高。     

电水壶壶嘴焊接曲面抛光路径的轨迹研究

不锈钢电水壶的应用市场越来越大,对电水壶抛光质量的要求也越来越高。为了保证水壶壶嘴焊接处的加工质量,文章对壶嘴焊接曲面处的抛光路径进行了规划。为了便于电水壶壶嘴的数控加工,首先对电水壶进行实体扫描,建立水壶模型后可以有效提取磨具的刀触点集,得到磨具的刀位点轨迹。并对磨具进行抛光行距分析以及磨具姿态的控制分析,得到磨具任意加工点处刀轴转动角度公式。最后在磨具刀位点轨迹以及姿态分析的基础上对电水壶回嘴焊接曲面的抛光加工做运动仿真分析,加工时磨具加工面与壶嘴焊接曲面充分相切接触,在很大程度上可以提高加工效率和加工质量。     

超精密金刚石数控车床的刀具补偿技术研究

介绍一种在自研超精密金刚石车床上实现的基于ＰＣ的刀具补偿算法，该方法采用多缓冲区结构和多任务调度技术，充分利用ＰＣ的性能，提高了系统的效率。同时，对于刀具补偿的转接轨迹的计算方法作了改进，具有算法简洁、运算精度高的特点。该方法具有良好的通用性，适用于各种类型的机床。     

超精密金刚石数控车床的刀具补偿技术研究

介绍一种在自研超精密金刚石车床上实现的基于ＰＣ的刀具补偿算法。该方法采用多缓冲区结构和多任务调度技术，充分利用ＰＣ的性能，提高了系统的效率，同时，对于刀具补偿的转换轨迹的计算方法作了改进，具有算法简洁，运算精度高的特点，该方法具有良好的通用性，适用于各种类型的机床。     

基于多源同步信号与深度学习的刀具磨损在线识别方法

为提高刀具状态监测系统的实用性、避免实际加工过程中工序变换产生的信号干扰,提出一种基于多源同步信号与深度学习的刀具磨损在线识别方法。该方法利用自动触发的方式实现了机床运行在特定工序时的刀具振动、主轴功率、数控系统参数等多源信号的同步在线采集,保证信号同步性的同时有效避免了因工序变换而产生的信号波动干扰;进一步利用高频振动特征实现了 “切削过程”与“切削间隙”采集样本的准确划分,并基于皮尔逊积矩相关系数筛选出强关联特征,保证了多源监测信号融合样本的可用性;最后基于一维卷积神经网络建立了刀具磨损在线识别模型。实验结果表明,该方法无论从识别精度还是诊断效率,均能实现实际加工过程中刀具磨损状态的在线识别。     

曲面磁力抛光刀具路径规划与驻留时间算法研究

复杂曲面的自动抛光加工方法与效率一直是困扰模具曲面加工的难题,将磁力抛光与数字化测量、控制技术相结合,可以较好地解决曲面抛光加工的效率与自动化问题。参考数控加工理论,对自由曲面加工的刀具轨迹以及轨迹生成算法进行了分析,重点探讨了抛光刀具的驻留时间控制算法。     

面向航天产品单件多品种生产的刀具准备技术研究与实践

针对航天产品单件多品种生产的特点和传统的串行式刀具准备模式的缺陷,提出并实现了一种基于CAPP系统、DNC系统的并行式刀具准备模式,并开发了适应不同数控系统的刀具参数后处理程序模板。试运行结果证明,采用该方法可显著提高数控加工车间的生产效率。     

电水壶曲面数字化抛光机床的误差分析及补偿

为了解决电水壶手工抛磨污染大、效率低、抛磨效果不稳定等问题,介绍了一种电水壶曲面数字化抛光机床,阐述了该机床由步进电动机失步造成的误差的原因及对各方面的影响,提出一种基于51系列单片机的步进电动机加减速控制方法来消除该误差,同时通过实验证实了该方法的可行性。     

基于Preston方程的不锈钢曲面抛磨工艺参数分析

介绍了一种基于自动抛光系统的不锈钢抛磨工艺,以取代不锈钢电水壶手工抛光,实现抛光产品品质稳定、高效生产。在假设抛磨过程服从椭圆赫兹接触的前提下,利用Preston法分析得到影响不锈钢曲面抛磨过程中材料去除量的因素:磨料与不锈钢曲面的相对速度、接触压力。同时为保证抛磨品质均匀,选择了螺旋抛光路径的合适螺距。利用所得结论指导工艺实验,得到了效果良好的镜光表面。     

S136不锈钢电解机械复合抛光

为了解决S136不锈钢机械抛光和电化学抛光存在的效率低、质量差、污染大等问题而进行电解机械复合抛光的研究。根据S136不锈钢的化学特性,使用新型电解液,结合高频窄脉冲电源对其进行电解机械复合抛光实验,通过调整加工参数,使不锈钢工件的表面粗糙度降低到Ra0.08μm。与其它抛光方式相比,该方法具有污染小、成本低、效率高、加工质量好等优点。     

Electrochemical Analysis of the Slurry Composition for Chemical Mechanical Polishing of Flexible Stainless-Steel Substrates

The surface quality of the stainless steel affects the efficiency of flexible photovoltaics. Chemical mechanical polishing (CMP) is a finishing process that is used to prepare substrates for electronic devices. The CMP slurry composition is an important factor because additives in the slurry generally improve the polishing performance. However, it is limited to find the optimum conditions for the slurry by only experimental approaches. Thus, this study uses electrochemical analysis and friction monitoring to examine the effects of the abrasive, oxidizer, chelating agent, and pH. Electrochemical and monitoring analysis are useful for validating predictions and understanding interactions between the slurry and the stainless steel surface. Good correspondence was found between the predictions and the polishing results in more accurate. The corrosion rate (CR) obtained from the potentiodynamic polarization curve is proportional to the experimental results, as is the behavior of the curve and the coefficient of friction (COF). After only 3 min CMP, the best performing slurry (abrasive 39 wt %, oxalic acid 1 wt %, H₂O₂ 0.03 wt %, pH 1.5) improved the surface quality of 304 stainless steel by 4 nm. As a result, the proposed methods could help reduce the risks involved in stainless steel CMP slurry and these results could provide a reference for optimizing CMP slurry for flexible 304 stainless steel substrates.     

氧化剂含量对304不锈钢化学机械抛光的影响

为了探究氧化剂含量对304不锈钢化学机械抛光的影响及其作用机制,采用过氧化氢作为氧化剂,研究不同氧化剂质量分数下304不锈钢材料去除率及表面粗糙度值的变化规律,并基于接触角和电化学试验分析过氧化氢在抛光过程中的作用机制。结果表明：化学机械抛光过程中过氧化氢含量的增加有利于304不锈钢表面氧化膜的生成,从而有效提高304不锈钢的材料去除率及表面质量;但是过高的过氧化氢含量会导致304不锈钢表面氧化膜致密,使得化学作用与机械作用失衡从而造成304不锈钢表面质量下降;当过氧化氢质量分数为0.04%时,抛光后304不锈钢表面粗糙度值最低,仅有2.5 nm,材料去除率达到324.21 nm/min。     

环保型缓蚀剂壳寡糖对304不锈钢化学机械抛光的影响

为研究环保型缓蚀剂壳寡糖对304不锈钢化学机械抛光过程和抛光效果的影响,探讨其在抛光过程中与金属表面的作用方式及吸附机制,采用化学机械抛光试验、接触角测量、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线色散能谱仪(EDS)分析等方法,研究壳寡糖有机分子对304不锈钢化学机械抛光的影响,采用量子化学计算研究壳寡糖分子的全局反应参数,分析计算反应活性位点,采用分子动力学模拟有机分子在金属表面的吸附并分析活性原子的径向分布。结果表明：CMP抛光过程中添加壳寡糖能够通过吸附作用在304不锈钢表面形成一层疏水性的薄膜,抑制氧化剂对不锈钢表面的刻蚀,提高抛光后的表面质量;在壳寡糖质量浓度为400 mg/L时得到表面粗糙度为1.65 nm的最佳表面质量。量子化学研究表明,壳寡糖的活性反应位点主要为O原子,能够在金属表面形成多中心吸附。分子动力学模拟表明,壳寡糖有机分子能够平行吸附在金属表面,有机分子中的O原子能够与铁原子形成配位键,在吸附中占据主导地位。     

不锈钢电解—机械复合抛光新工艺的研究

在电解加工和机械研磨的基础上，把电解阳极溶解与合成纤维无纺布上所粘结磨料的研磨有机地结合起来，试验了一种新的不锈钢电解机械复合抛光法，并总结了较合理的工艺参数，不锈钢表面的短时间的抛光加工后，表面光洁度可接近镜面。     

新型环保不锈钢化学抛光液的研制

传统不锈钢抛光工艺配方多含有铬酸、氢氟酸等毒害较大的物质,针对传统不锈钢化学抛光剂的缺点,研制出了一种高性能环保不锈钢化学抛光剂配方.通过试验,得出了该配方的最佳工艺参数,并对影响抛光效果的因素进行了分析.经实践证明,经该工艺抛光后的样件表面可达到电抛光的光亮效果.     

微秒级脉冲电化学抛光工艺的研究

介绍了微秒级脉冲斩波器的研制以及不锈钢表面的脉冲电化学抛光工艺,通过工艺试验,初步分析了各脉冲参数、加工时间等工艺参数对抛光质量的影响,与直流电及宽脉冲作用下的电化学抛光相比,获得了更好的加工效果.     

全自动抛光机电气控制系统设计

阐述一种全自动不锈钢杯型件抛光机的电气控制系统设计。采用面向对象的设计思想,利用PLC和监控组态软件对全自动抛光机电气控制系统进行设计与实现,为低成本高效率实现抛光机的电气控制系统提出了新方案,也为抛光机研发人员提供一种新的设计思维。