High precision lapping for polygonal holes

Lapping has been used as a finishing method to improve the roundness of shafts and holes. This paper introduces two methods for the finishing of polygonal holes whose shapes are ellipsoidal, three-lobed, four-lobed, and so on. One method is the “regular polygonal lap” in which the amplitude of the desired Fourier component of the out-of-roundness is kept constant and the other components are decreased. The other is the “tripod lap,” which can increase the amplitude of any Fourier component using special types of lapping tools produced by applying the “tripod roundness measuring method.” Based on a theoretical analysis, this study shows that any component of the out-of-roundness can be increased by using the new tripod lap method.     

高精密球体研磨方式的研究

本文论述了研磨原理及球体圆度误差趋小化研磨机理;对现有的各种研磨方式的研磨原理、研磨精度、研磨效率等进行了较为全面的比较。     

双盘直槽研磨圆柱滚子稳定自转条件分析与试验

为解决双盘直槽研磨方法中圆柱滚子稳定自转问题,对研磨状态下的圆柱滚子的自转运动进行理论分析,计算获得滚子实现稳定自转运动的条件。设计了一种电磁研磨盘,引入电磁力以增大驱动滚子自转的摩擦力矩,改善滚子的自转条件。对电磁研磨盘的磁路进行参数化设计和电磁仿真优化,并制作出电磁研磨盘实物,仿真分析和试验结果都表明所设计的电磁研磨盘能够对圆柱滚子提供足够大且分布均匀的电磁吸力。在自制的试验台架上对12 mm×18 mm圆柱滚子进行研磨试验,验证了自转条件的正确性。经过60 min研磨,圆柱滚子的圆度误差由2.55 μm减小到0.63 μm,形状精度得到显著提升。     

光纤连接器端面研抛机轨迹分析及均匀研抛机理研究

分析了一种光纤连接器端面研抛机的运动原理。推导出工件相对于研磨盘的运动轨迹S1和研磨盘相对于工件的运动轨迹S2的表达式,得出S1、S2均为次摆线,分析了轨迹随相关参数的变化规律。对于S1,次外和次内摆线的分界点为速比I=1。研究了工件均匀研抛和砂纸均匀磨损的机理,即相对轨迹弧长S对相应半径R的微分dS/dR应与R成线性关系,推导出相应线性系数k的表达式,并通过单因素试验法求出优化参数配置。     

偏心运动双平面超精研抛圆柱面研究

对偏心运动双平面超精研抛圆柱面的加工技术进行了理论和试验研究。基于几何运动学理论建立了加工系统数学模型,应用速度矢量法求解圆柱工件各运动参数,进而实现了工件圆柱面加工轨迹的仿真,分别分析了工件中心至夹具中心距离与夹具中心至研磨盘中心距离的比值、夹具自转转速与夹具公转转速的比值对加工轨迹形态和轨迹交叉角度的影响规律。在自制试验装置上对轴承钢GCr15圆柱滚子进行了超精研磨和抛光试验,改善了一批工件圆柱面的圆度和表面粗糙度及其偏差。仿真结果和试验结果的比较分析说明,仿真结果可反映实际工件表面微观加工痕迹的相互交叉的几何特征。     

石英晶片研磨加工的试验研究

在微电子领域,石英晶片主要用于制造石英晶振器件。石英晶片的质量直接影响晶振的性能与可靠性,而研磨是保证石英晶片表面质量的重要工艺措施。本文采用行星式双面研磨机对石英晶片进行了研磨加工试验,研究了研磨区压强对加工效率的影响。试验结果表明,在相同工艺条件下,材料去除量随着研磨区压强的增大而增大。     

齿面综合研磨率分析与研齿性能试验

首次通过对研齿过程的轮齿接触仿真,齿面瞬时接触应力、齿面滑动系数与齿面研磨概率的研究分析,建立了齿面综合研磨率的评价指标,并进行了研齿性能试验。结果表明,准双曲面齿轮齿面中部研磨要严重一些,靠齿根稍重些,靠齿顶稍轻些,这与传动误差变化规律一致。研齿能一定程度上降低齿形、齿距误差,尤其对轮齿的实际啮合精度改善明显,振动噪声均有较大下降。     

纳米孪晶立方氮化硼机械研磨机理研究

为了将新型超硬纳米孪晶立方氮化硼(nt-c BN)材料制备成能够实现铁基金属材料,特别是硬度较高材料的精密及超精密切削刀具,针对机械研磨方法,从理论和试验角度分别对纳米孪晶立方氮化硼材料的机械研磨机理进行了研究。对纳米孪晶立方氮化硼材料动态脆塑转变临界研磨深度进行了理论分析及试验验证;基于临界研磨深度,实现了对该材料的塑性域精细研磨;利用理论计算及原子力显微镜表面检测结果,针对研磨后塑性沟槽深度及宽度,分析了研磨过程中塑性沟槽形成机理。研究结果表明,纳米孪晶立方氮化硼材料动态脆塑转变临界研磨深度为23.9 nm;使用0.5μm金刚石研磨颗粒研磨材料表面粗糙度达到1.99 nm,PV值77.05 nm;研磨塑性沟槽深度理论最小值2.25 nm,与试验结果相吻合;研磨塑性沟槽宽度为固定、游离研磨颗粒共同作用的结果,宽度保持在亚微米级。因此,纳米孪晶立方氮化硼材料具有较好的可加工性,采用机械研磨方法能够实现较高精度表面的高效率加工。     

金刚石研磨技术的研究与研磨机的改造

分析了金刚石的研磨技术 ,介绍了金刚石的研磨方法。提出一种研磨机改造方案 ,增强了研磨机的控制功能 ,提高了研磨机的加工精度 ,降低了金刚石刀具的加工成本。     

四轴球体研磨机的研磨均匀性

为了分析四轴球体研磨机的研磨去除量,建立了四轴球体加工时的力学模型,分析了四研具在空间位置的几何关系和加工球与四研具之间的运动关系,给出了研具上的一点相对加工球的速度矢量.在Preston方程基础上,建立了四轴球体研磨机实现球面均匀研磨的分析模型,并应用Matlab软件对单位时间去除量进行仿真分析.以离散化的旋转角为变量,间距取0.01°,采用方差为指标评价研磨去除量的均匀性.分析结果显示,研磨去除量与角速度成线性关系,研具改变转向的相位角为90°时方差最小,研磨过程中不断改变四个研具的旋转方向,可获得好的研磨均匀性.实验结果表明,四轴球体研磨机是高精密加工非常有效的方法.     

正多边形轨迹机构及特性研究

本文研究了具有特殊几何尺寸关系的行星式齿轮连杆机构中行星轮上点轨迹的正多边形特征。并分析了与这种行星式连杆机构组成的组合槽轮机构和组合连杆机构的特性。     

四轴球体研磨机的均匀性研究

建立了四轴球体加工时的力学模型,分析了加工球与四研具之间的运动关系,给出了研具上一点相对加工球的速度矢量,在Preston方程基础上,建立了四轴球体研磨机实现球面均匀研磨的分析模型,并应用matlab软件对单位时间去除量进行仿真分析。采用方差的指标评价研磨去除量得均匀性。分析结果表明研具改变转向的相位角为90°时方差最小,为了达到研磨均匀性必须改变四个研具的旋转方向。     

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。     

聚晶金刚石研磨工艺及机理研究

研究了冷却液、法向载荷对聚晶金刚石 (PCD)材料去除率及表面质量的影响 ;同时基于PCD材料的物理、化学性能 ,通过观察PCD研磨前、后的表面微观形貌 ,分析了PCD材料的研磨机理。     

研齿的修形机理与试验研究

研究了螺旋锥齿轮齿面综合研磨率、动态互研与研齿修形机理。动态研磨力在螺旋锥齿轮研磨中起着微切削与均化误差的作用，使齿面尖点、高点与齿对转换点首先得到研磨。研齿的修形作用趋于使二次抛物线形传动误差曲线高阶化，传动误差曲线上部平坦，转换点平滑过渡。通过引入相对螺旋角误差与相对压力角误差的概念，对齿形与齿距误差进行了测量，从而评价了轮齿研齿前后的实际啮合精度。对啮合振动、噪声进行了对比试验，结果表明，研齿能明显改善齿轮副的啮合精度与动态性能。     

高精度陶瓷球的研磨加工技术研究

在精密球体的制造工艺中,关键技术是最后的精密研磨。本文探讨了球体研磨的成球机理,介绍了国内外精密球体研磨技术的现状,分析了影响陶瓷球研磨质量和效率的工艺因素。     

平面研磨过程中磨具均匀磨损的研究

固着磨料平面研磨加工中磨具的均匀磨损对于保证磨具和工件的加工面形精度具有极为重要的意义。根据固着磨料平面高速研磨中磨具均匀磨损的概念，通过力学和运动学分析，探讨了磨具均匀磨损的条件。分析表明，通过合理地选择偏心距，同时确定对应的磨具内外环中心线半径，并调整磨具的结构参数，可使磨具与镜盘接触区压强均匀分布，从而实现磨具的均匀磨损。     

超声激励下弧齿锥齿轮研齿系统动态研磨力分析

在综合考虑超声激励和齿面几何传动误差激励的情况下，建立了有间隙的两自由度周向振动的弧齿锥齿轮研齿动力学模型，得到了齿面间动态研磨力的计算公式。通过算例分析表明，与普通研齿效果对比，超声激励增大了齿面间的动态研磨力，使齿面在啮合过程中出现了碰撞，当超声激励振幅值为16．5N·m时，超声研齿系统由周期运动进入到混沌状态。     

Application of contour mapping techniques to the measurement of high precision spheres

Some recent advances in the mapping of the surface features of 40 mm diameter quartz rotors spherical to a precision of about 30 nm are reported. Multiple great-circle roundness measurements have been taken over the sphere using a modified Talynova system and these have generated data suitable for use with standard geophysical contour mapping programs. Examples are given of the type of surface feature visualization now available down to a resolution of about 3 nm.     

圆薄片零件精密研磨实验研究

通过对钨合金圆薄片零件的精密研磨实验，确立了钨合金圆薄片零件精密加工工艺路线；分析了弱刚性零件研磨常用装夹方式对研磨精度的影响；设计了专用研磨工装，使零件在研磨过程中几乎处于自由状态，有助于降低零件研磨后的形位公差；叙述了手工研磨操作和研磨过程中应注意的事项，分析了研磨过程中出现的问题和采取的措施。