增强颗粒对切削SiCp/Al复合材料切屑形成过程的影响机理

为研究SiC颗粒对SiCp/Al复合材料切屑形成过程的影响,设计了一种新型弹簧式快速落刀装置。通过正交切削试验获得切屑和切屑根部,观察其形态及金相显微组织,分析SiC颗粒沿剪切带的排列机制、颗粒的断裂与破碎机理、裂纹的扩展及其对切屑形成的影响。结果表明：设计的快速落刀装置加速度大,能获取有效的切屑根部;基体塑性滑移对颗粒产生的力和力矩使得颗粒沿剪切带排列;颗粒的断裂与破碎主要发生在剪切区、工件与切屑分离面、第2变形区以及刀尖附近的已加工表面;微裂纹从自由表面和剪切区内部沿剪切面扩展;裂纹沿剪切面扩展使得切屑受力不平衡,切屑加速流出,同时裂纹两侧沿剪切面发生相对滑动,导致切屑呈不规则锯齿形。     

光学非球面超精密磨削的微振动对成形精度影响研究

轴对称非球面光学元件超精密磨削加工过程中砂轮的不平衡量和机床主轴引起的微振动直接影响工件成形精度及粗糙度。通过分析磨削过程中产生的微振动现象轴对称非球面光学元件超精密磨削加工过程中砂轮的不平衡量和机床主轴引起的微振动直接影响工件成形精度及粗糙度。通过分析磨削过程中产生的微振动现象建立了砂轮轴和磨床主轴微振动引起的非球面球面半径偏差的数学模型,研制了高精度微振动动态测量装置,测量精度达0.02 μm. 针对研制的大口径超精密非球面磨削机床分析测量了砂轮轴转速和磨床主轴转速、砂轮轴和磨床主轴的静压轴承油压对砂轮轴和磨床主轴的径向微振动和轴向微振动的影响,确定了使该磨床砂轮轴和磨床主轴微振动量最小时的砂轮轴转速和静压轴承油压以及磨床主轴转速和静压轴承油压的工艺参数,利用该参数加工的500 mm口径的非球面面型精度小于4 μm.     

大型光学非球面超精密磨削的几何模型研究

大型光学非球面元件的特殊优越性使其在现代光学系统中是不可替代的,实现高效率、更经济的生产以满足对其数量与质量的迫切要求是光学元件的制造面临的一大难题.二轴联动的超精密数控机床是用来加工轴对称非球面光学元件的,若在工件主轴上安装可以精确给出旋转角度的码盘,并使用金刚石砂轮就可以用来进行非轴对称非球面的超精密磨削加工.在对轴对称与非轴对称两种不同非球面的曲率分析基础上,给出了两种曲面加工相应的几何模型.通过计算机仿真验证了该加工方法的简便与可靠性.对二轴联动的超精密数控机床的技术改造可以实现三维加工,为提高效率、降低设备投入提供了依据.     

Research on Microcrack Extension Mechanism of SiCp/Al in the Machining Process

The generation and development of microcracks of SiCp/Al materials in the machining process were researched, and the forming causes and mechanism of the cut surface morphology for ap=0.2 mm or ap=0.4 mm and at 2 m/min～10 m/min were systematically analyzed. The supporting and floorroles of aluminum are wake at a shallower cutting depth and a lower speed, the SiC particles are shed under the role of cutting force, and the microcrack size of cut surface is larger. With the increase in the cutting depth and the cutting speed, the cutting temperature increases, the supporting and floor roles of aluminum are enhanced, the shedding and fracture of the reinforcement particles are flexible under the action of the cutting force, the fracture of cutting transforms from brittle to ductile, and the expansion of microcrack on the entire surface tends to balance with a smaller size. A curve between the cutting force and the cutting speed was plotted, a microcrack form of the cut surface was given, and some theoretical basis is provided for the mechanical processing and the surface quality.     

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。