DLC涂层立铣刀的磨损形态及机理分析

利用DLC涂层刀具对碳纤维增强复合材料(CFRP)进行铣削加工,研究刀具的主要磨损形态及磨损机理,分析刀具磨损对铣削力和铣削加工质量的影响规律。结果表明:DLC涂层刀具主要存在磨粒磨损和涂层剥落等磨损形态,而树脂黏附主要出现在涂层剥落区;随VB值的增大,分层因子F_d逐渐增大,且刀具进入急剧磨损阶段,F_d呈快速增大趋势;随VB值的增大,切削力增大趋势较为平缓,当VB值超过62μm时,切削力出现较明显增大;切向切削力F_y对分层因子F_d的影响显著,当径向切削力F_x超过192 N时,F_x对F_d的影响显著增强。     

球头铣刀加工表面纹理预测与分析

为了预测球头铣刀加工表面纹理特征,针对球头铣刀几何特点,建立表面形貌仿真模型,对影响表面纹理的主要因素进行了分析,并通过仿真和试验研究了每齿进给量fz、行距p、恒定相位差Δθ的不同组合对切削加工表面纹理分布与方向的影响规律。结果表明:不同的加工参数组合下表面纹理形式有所不同,加工参数相同时相位差的变化导致表面纹理分布与方向发生改变,试验结果与仿真结果具有很好的一致性。研究结果为预测表面纹理提供了依据。     

高速铣削颤振识别和稳定性预测

颤振是刀具与工件之间剧烈的自激振动,是影响工件表面质量与刀具磨损的重要因素。通过高速铣削试验,对加工过程中铣削力与振动信号进行分析,给出了一种通过监测加工过程中信号功率谱能量比变化来识别颤振的方法。试验结果表明:颤振发生时信号功率谱最主要的特性是在主轴转动频率、切削频率及其谐波两边等间距处会出现相应的颤振频率,当主颤振频率处的能量超过一定的阈值时,加工系统颤振,否则,无颤振。建立了颤振动力学模型,通过试验获得了铣削系统频响函数和铣削力系数,绘制了铣削加工稳定性曲线。结合提出的颤振识别方法,验证了动力学模型的准确性,可为实际加工中合理选择加工参数和颤振监测提供参考。     

机床滑动结合面特性测试装置连接桥板的动态优化设计

以机床滑动结合面动态特性测试装置关键部件连接桥板的优化设计为例,研究了利用构件之间相对动柔度对机械结构进行优化的理论和方法.首先提出相对动柔度系数概念及其计算方法,并以相对动柔度系数为优化目标,对连接桥板进行优化设计,经过设计后的桥板动刚度远大于被测结合面动刚度,符合设计要求.该方法的提出为同一系统中两个或多个有相对动刚度要求的构件设计提供了一种新设计方法.     

基于虚拟材料层的滑动结合部动态特性建模方法

由于弹簧阻尼单元模拟结合部动态特性的方法存在的缺陷,提出采用虚拟材料层和多点约束技术对滑动导轨系统建立有限元模型,并在ANSYS中完成模态分析。通过分析虚拟材料层的材料属性参数(弹性模量、泊松比、密度)和结构参数(虚拟材料层厚度)对滑动结合部动态特性的影响,得到可供工程应用的3个优化设计变量,并将优化结果与试验模态分析结果进行了比较。研究表明,有限元模态计算的固有频率与试验结果误差低于8%,为实际工程应用提供了一种可靠的建模方法。     

高强有机纤维增强聚烯烃基复合材料加工技术

分析了纤维增强聚合物基复合材料的结构特点和力学性能,进行了高强有机纤维增强聚烯烃基复合材料的钻孔、开槽加工技术研究,提出了提高加工质量的技术途径,试验取得了较好的效果。     

烧结金刚石钻头加工工程陶瓷的唇面磨损分析

对工程陶瓷孔加工过程中烧结金刚石钻头的唇面磨损特征进行深入研究。结果表明,唇面发生磨损变相是必然的。影响钻头正常磨削的磨损异常变相包括严重内喇叭状磨损变相以及底唇拉槽磨损变相两种形式,大多数情况下钻头只是发生较为轻微的内喇叭状磨损。底唇拉槽磨损异常变相的产生同唇面内侧发生微烧现象密不可分。给出了改善唇面磨损异常变相的措施。     

新型界面结合强度检测技术理论及实验研究

膜/基界面结合强度的测量与评价已成为硬质薄膜技术发展与应用的关键问题.提出了1种新的测量方法———激光冲击检测技术,分析了在脉冲激光作用下,薄膜脱落的机理与数学模型.以测定TiN薄膜界面结合强度为例,用650～1000 mJ的脉冲激光对膜层进行加载,并采用体式显微镜和扫描电镜对薄膜的脱落情况进行表面观察,根据反射信号检...     

防弹陶瓷孔加工中金刚石钻头的磨损研究

通过防弹陶瓷孔的加工实验,对烧结金刚石钻头的磨损状况进行研究。分析钻头唇面的磨损变相及打滑现象,指出内外径金刚石承受的切削载荷差异是造成钻头唇面磨损变相的主要原因;打滑现象则是由于出露的金刚石磨损过快,胎体的磨损不能与之匹配造成的。根据磨损状况,提出改变金刚石品级、浓度分布、水口总宽度等改善磨损变相的措施以及采用弱包镶、改善胎体耐磨性、优化唇面和水口形状、控制冷却液流量等防止打滑的措施。该研究对优化防弹陶瓷加工工具设计,提高防弹陶瓷的加工效率和加工质量具有一定的参考价值。     

陶瓷／FRP层叠复合构件的制孔工艺研究

以陶瓷复合构件(陶瓷/玻璃钢/铝合金层叠)为例,对陶瓷/FRP层叠复合构件的孔加工工艺进行深入研究.根据陶瓷复合构件组份材料的加工特性,研制了特定组份的薄壁金刚石套料钻头,胎体采用高性能的多元合金铜基结合剂,经热压烧结制成.通过加工对比试验,确定了定压进给的加工方式.分析了陶瓷复合构件的各种孔加工缺陷,提出了施加预压应力的工艺措施以提高加工质量,并通过有限元分析从理论上说明了该工艺方法的有效性;在此基础上可采用水冷却的方法.该加工工艺可推广应用于类似结构和组份材料的轻质复合构件.