电化学加工法制备微细工具电极试验研究

微细工具电极的获得及工艺过程控制是微细加工的关键。采用电化学方法制备微细探针和微圆柱体工具电极,在分析其成形机理的基础上,对影响微探针和微圆柱体电极的工艺参数,如通电方式、电解液浓度、电源性质、电极运动方式等进行分析。实验与分析的结果表明:采用液面下通电方式、适当浓度的电解液可以制得性能较好的探针;脉冲电源加工能够改善成形后微细电极的表面精度;电极的运动和脉冲电源由于破坏了腐蚀过程中的平衡,制备出的电极呈锥形。     

高效放电加工法及工艺参数优化实验研究

根据放电时产生的加工液沸腾、气化膨胀引起放电通道周围加工液快速流动的原理,提出了一种新的排屑方法,系统地研究了使用该方法的放电加工特性。试验结果表明,该方法可以实现高效率放电加工。当放电电流大、极间距离小、脉冲长、脉冲间隔短时,加工屑能够顺利地被排出极间。     

4Cr5MoSiV电火花加工工艺试验研究

综合应用了单因素试验和正交试验,对4Cr5MoSiV钢进行了电火花加工工艺试验。在分析电加工特征的基础上,考查了电规准及交互作用对材料去除率、电极损耗、相对损耗等影响,并对电火花加工机理进行了研究。研究结果表明：4Cr5MoSiV在峰值电流为4～24A,脉冲宽度为25～400μs,加工电压为80～200 V范围内,电极材料为工业纯铜T1,采用负极性加工时,脉冲宽度对相对损耗比的影响效果比峰值电流、加工电压显著;选择合适的脉冲宽度可以在低电极损耗比的条件下获得较高的材料去除率。     

多工位同时加工的整体阴极及电解加工装置设计

为解决多工位复杂形状型槽的难成型问题,设计了一套能够实现多工位同时加工的整体阴极和电解加工(ECM)装置,通过试验优化结构参数;阴极工作型面的设计基于Laplace方程的反问题,从cosθ法求得的阴极雏形出发,通过ANSYS 8.0对间隙电场分布进行有限元计算,与实际工件的边界比较,修改阴极边界,进行下一轮迭代计算.通...     

超声波椭圆振动切削提高加工系统稳定性的研究

切削加工系统稳定性是切削加工中重要问题之一.它不仅影响加工质量和生产率,而且还影响刀具和机床寿命,特别是对刚度弱的零件精密和超精密切削加工,切削加工系统稳定性问题更为突出.本文根据超声波椭圆振动切削原理,分析了其动态背向切削力的特征,提出了具有正负脉冲的超声波椭圆振动切削动态背向切削力模型.从切削动力学角度分析了椭圆振动切削对加工系统稳定性的影响,并用切削实验验证了超声波椭圆振动切削提高切削加工系统稳定性这一切削效果.     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料微细电火花线切割加工材料去除率研究

碳化硅颗粒增强铝基（SiCp/Al）复合材料微细电火花线切割加工材料去除过程受多种因素交互影响,难以获得有效的材料去除率数学模型,而在多约束条件下试验研究不失为解决该问题的一种有效方法。采用中心复合设计(CCD)实验方法,设计三因素五水平的SiCp/Al复合材料微细电火花线切割加工实验方案。利用响应曲面法建立材料去除率与主要电源参数(开路电压、电容和脉宽)的二阶模型,通过对实验数据的多元二次拟合,获得材料去除率的二次回归数学模型。进一步分析了实际加工条件对工艺参数的约束,并以提高 SiCp/Al复合材料微细电火花线切割加工材料去除率为目标建立工艺参数优化模型。设计粒子群优化（PSO）算法及其流程进行优化问题求解,其结果显示PSO算法可以快速有效地获得满足多约束的最佳工艺参数。     

深小孔脉冲电解加工精度控制研究

为了实现电解加工深小孔的精度控制,建立线性去除率动态数学模型,分析影响动态方程的工艺参数,通过在镍基合金上进行电解加工深小孔试验,分析了脉冲宽度、工具电极进给速度、工具电极绝缘层有无裸露对深小孔加工精度的影响。结果表明：采用较大的脉冲宽度、较大的工具电极进给速度、绝缘层覆盖全部工具电极,有利于提高孔的加工精度。     

深孔加工刀具系统的动态稳定域研究

根据广义Hamilton 原理,构建了基于Timoshenko 梁单元的多跨柔性回转钻杆横向振动的有限元模型。通过采用自由界面模态综合技术,在保证大型复杂深孔加工装备动力学分析精度的前提下,将钻杆线性自由度的特征模态进行截断,仅保留具有非线性动力特征的模态,其中舍去的高阶主模态则由剩余附着模态来补偿,从而使得耦合动力系统求解的自由度数有效降低,节约计算资源。利用该缩减后的模型,研究了辅助支撑位置、钻杆长度及排屑孔径对深孔钻杆固有频率的影响规律。以加工复合扁孔为例,获得了在选定的切削深度和切削速度参数空间中钻杆运动的失稳方式及稳定区域。研究结果表明,文中所提出的方法将为复杂深孔加工装备的动力学设计和加工精度分析提供理论基础。     

单晶硅电火花成形加工试验研究与工艺参数优化

针对电火花加工过程中材料去除率、表面粗糙度和电极损耗这3个工艺目标不能同时兼顾的问题,以P型单晶硅为试验加工对象,采用中心组合设计试验考察峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔对单晶硅电火花成形加工过程中材料去除率、表面粗糙度以及电极损耗的影响,引入响应曲面法建立材料去除率、表面粗糙度和电极损耗的2阶关系模型,方差分析结果表明响应模型具有很好的拟合程度和适应性。进一步分析实际加工条件对工艺参数的约束,以提高材料去除率,降低表面粗糙度和电极损耗为目标建立工艺参数优化模型,设计基于带精英策略的非支配排序遗传算法对优化问题进行求解。在最优解条件下材料去除率的验证结果与理论最优值的平均相对误差为4.9%,表面粗糙度的验证结果与理论最优值的平均相对误差为5.2%,电极损耗的验证结果与理论最优值的平均相对误差为5.7%. 验证试验表明,该算法能实现硅材料放电成形加工过程的工艺参数优化。     

多系统集成电解加工控制策略与故障诊断方法研究

为了提高航空发动机整体叶盘、汽车发动机喷油嘴阀体等零件的电解加工精度、可靠性以及工作效率,创建了一种集合机床运动、电解液系统、加工电源、电极振动等多个系统为一体的电解加工集成控制系统,提出了一种基于多系统集成的控制策略与故障诊断方法。该集成控制系统在硬件组成上采用了分布式架构与模块化组建方法,由一个主控制器和多个二级控制器组成。在控制策略上采用了协同控制方法,每个二级控制器完成对各自子系统的控制,同时主控制器对二级子系统进行协同管理,从而实现对电解加工全过程控制。在电解加工故障诊断中,建立了较完善的加工信息采集系统,通过特征提取、加工模式识别等步骤对电解加工过程进行诊断。试验证明,该系统集成度高、响应快、操作方便、工作效率高,故障诊断效果好,可有效预防加工故障对零件及其加工系统造成的损坏,提高了加工可靠性。     

An Experimental Study on Electro Chemical Machining of Microelectrode

Puts forward a new method in machining microelectrode by electro chemical machining （ECM） and plastic deformed theory. The procedure of this method is to machine the microelectrode according to the basic rule of ECM theory at first. Then, with the change of ECM machining parameters, one of the microelectrode ends is exerted by a load. As a result, the elastic and plastic deformation is produced at the machining section and the microelectrode diameter is reduced. It has been proved that the proposed method can determine the optimum machining parameters to machine the microelectrode of Cu.     

精密加工中表面完整性的综合评价

探讨了表面质量与表面完整性的区别,提出了表面完整性应包含传统的表面质量和工件的棱边质量的新观点。运用层次分析法( AHP),确定了表面完整性各特征参数的权系数值。在系统分析表面完整性的组成成分后,给出了科学评价表面完整性三个级别标准的基本方法,形成了更加完整的精密加工表面完整性的评价体系,对精密与超精密加工技术的快速发展有着理论指导意义。     

气门座圈与气门导管的加工及精密组合刀具的设计

通过对高性能粉末冶金气门座圈的切削实验,获知无论是加工精度还是刀具寿命,金属陶瓷是较为合适的刀具材料;根据气门座圈与气门导管孔的位置精度要求,提出新的加工工艺方法,设计了相应的可转位机夹刀片和精密组合刀具的结构。     

碳纤维复合材料构件干磨削砂轮研制及其加工性能研究

碳纤维复合材料(CFRP)具有硬度高、各向异性、非均质的特性,是典型的难加工材料之一,磨削中极易发生分层和砂轮堵塞现象.结合碳纤维/环氧树脂复合材料构件干磨削的加工需求,研制了磨料群可控排布超硬磨粒电镀砂轮.并以常规单层电镀砂轮为参照,对碳纤维/环氧树脂复合材料进行了干磨削加工试验.结果表明:新型的磨料群可控排布砂轮在...     

锻压镁合金材料端面高速铣削过程中切削力特征规律分析

在切削速度471～2 356 m／min内,综合应用析因试验设计与均匀试验设计,对镁合金进行了高速铣削试验。在分析其切削力特征规律的基础上,建立了高速切削难加工材料工艺中切削力与背吃刀量、每齿进给量和切削速度之间的数学模型。试验结果表明：高速切削镁合金材料时,切削速度和每齿进给量之间的交互作用对切削力有显著影响;切削力与切削用量间存在非线性特征规律;切削用量对切削力的影响效应随切削用量的变化而发生改变。     

磷酸二氢钾晶体超精密加工存在的若干问题分析

磷酸二氢钾( KDP)晶体作为优质的非线性光学材料，在现代光学领域应用越来越广泛，常用作光学频率转换器件和电光开关元件。KDP晶体具有质软、脆性高和易潮解等不利于光学加工的特点。在国家点火装置(NIF)的研究中，经常采用单点金刚石切削(SPDT)加工KDP晶体以获得超光滑表面。采用单点金刚石切削加工具有强烈各向异性KDP晶体时，选用的背吃刀量和进给量非常小，这时发现切削行为、微切削力的波动和近表层力学性能都随晶体的切削方向的变化而变化。但到目前为止，在文献中很难找到一些关于KDP晶体超精密加工方面的有价值参考数据。着重介绍KDP晶体超精密加工技术的近期发展状况，详细分析KDP晶体超精密加工中存在的若干问题。     

微细铣削振动信号非线性特征的试验研究

微细铣削具有很强的三维微细加工能力,是目前微细切削最主要的一种应用方式。与常规尺度铣削相比,微细铣削的工艺效果与工艺参数之间更容易失去确定性关系而表现出非线性特征。为此,利用压电式高阻抗三向加速度计分别采集了获得正常铣削表面和宏观振纹表面时的微细铣削振动信号。应用均方根值(RMS)和峭度K等时域特征参数,以及重心频率(FC)、均方根频率(RMSF)和频率标准差(RVF)等频域特征参数描述了振动信号能量、差异程度、功率谱主频带、能量分散程度的变化历程。研究表明:失稳是微细铣削过程中非线性现象的主要原因;振动信号主频带对于铣刀进给运动方向状态的变化最为敏感,其次是铣削深度方向,最后是铣刀安装轴向方向。