基于超声振动辅助加工的陶瓷材料磨削力研究 被引量：6

1

作者 陈德根 刘雅荣 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2020年第4期115-122,共8页

针对传统切削方式对陶瓷类硬脆材料存在加工困难、废品率高等问题,将超声振动辅助应用于氟金云母磨削加工研究。首先对砂轮侧面磨粒进行动力学特性研究,基于脆性材料断裂力学理论建立超声振动辅助加工磨削力预测模型;然后设计了超声振... 针对传统切削方式对陶瓷类硬脆材料存在加工困难、废品率高等问题,将超声振动辅助应用于氟金云母磨削加工研究。首先对砂轮侧面磨粒进行动力学特性研究,基于脆性材料断裂力学理论建立超声振动辅助加工磨削力预测模型;然后设计了超声振动辅助磨削正交实验和单因素实验方案,对磨削力预测模型进行完善以及合理性验证。研究结果表明:磨削力随着主轴转速和超声振幅的增加逐渐降低,在超声振动的作用下磨削力最多下降了25. 7%;磨削力随着进给速度和磨削深度的增加而升高。通过对磨削力预测值和实验值进行对比,可以看出磨削力预测值变化规律与实验结果基本一致,两者的平均误差在8. 8%左右。 展开更多

关键词 超声振动辅助加工 硬脆材料 磨削力预测

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超声振动辅助旋切式电解磨削加工镍基高温单晶合金小孔实验研究 被引量：1

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作者 陈海升 岳晓明 +2 位作者 张建华 齐世伟 陈永雷 《电加工与模具》 北大核心 2025年第2期73-78,86,共7页

镍基高温单晶合金具有优良的高温性能,广泛用于制造航空发动机和燃气轮机的耐高温零件。采用电火花电解复合加工技术在镍基高温单晶合金上加工小孔存在加工表面质量差、孔径精度低等问题。为此,提出一种超声振动辅助旋切式电解磨削加工... 镍基高温单晶合金具有优良的高温性能,广泛用于制造航空发动机和燃气轮机的耐高温零件。采用电火花电解复合加工技术在镍基高温单晶合金上加工小孔存在加工表面质量差、孔径精度低等问题。为此,提出一种超声振动辅助旋切式电解磨削加工技术,研究了超声振动、磨削和电解等工艺参数对孔壁表面质量和孔径精度的影响。结果表明,经工艺参数优化可得到表面粗糙度≤Ra0.3μm、入口直径为808.596 mm、出口直径为800.082 mm、孔锥度约为0.122°的小孔,实现了镍基高温单晶合金小孔的高品质、高精度加工。 展开更多

关键词 超声振动辅助加工 旋切式电解磨削 镍基高温单晶合金 加工表面质量

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超声振动辅助铣磨加工CFRP表面质量研究 被引量：1

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作者 胡安东 陈燕 傅玉灿 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 2015年第6期23-27,共5页

为研究超声振动辅助铣磨加工(ultrasonic vibration assisted grinding,UAG)中各加工参数对CFRP加工工件表面粗糙度与形貌的影响,开展了转速、每齿进给量、径向切深的正交试验,并对粗糙度随每齿进给量和径向切深的变化趋势进行了分析。... 为研究超声振动辅助铣磨加工(ultrasonic vibration assisted grinding,UAG)中各加工参数对CFRP加工工件表面粗糙度与形貌的影响,开展了转速、每齿进给量、径向切深的正交试验,并对粗糙度随每齿进给量和径向切深的变化趋势进行了分析。试验结果表明:转速、每齿进给量、径向切深中对粗糙度影响最大的参数为径向切深,影响最小的参数为转速;在转速8000r/min,径向切深200μm条件下,每齿进给量fz从5μm增加到8μm时,UAG加工方式下的工件表面粗糙度值增加了20.61%。在转速8000r/min,每齿进给量8μm条件下,径向切深ae从250μm增加到400μm时,UAG加工方式下的工件表面粗糙度值增加了27%。 展开更多

关键词 超声振动辅助铣磨加工 正交试验 表面粗糙度 碳纤维增强树脂基复合材料

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钛合金薄壁件超声振动辅助铣削工艺研究 被引量：5

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作者 于福权 方振龙 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第1期129-135,共7页

在钛合金薄壁件的铣削加工过程中,存在薄壁件变形大、加工精度低等问题,为此,提出了一种基于超声振动的辅助铣削加工工艺方法。首先,分析了钛合金材料的切削变形机理,得到了影响工件变形的关键因素,为后续参数指标分析提供参考;然后,利... 在钛合金薄壁件的铣削加工过程中,存在薄壁件变形大、加工精度低等问题,为此,提出了一种基于超声振动的辅助铣削加工工艺方法。首先,分析了钛合金材料的切削变形机理,得到了影响工件变形的关键因素,为后续参数指标分析提供参考;然后,利用ABAQUS有限元仿真软件,对钛合金薄壁件的形变和受力情况进行了分析,讨论了超声振动的作用机理及其对切削力的影响;最后,在超声辅助条件下,通过单因素试验,研究了不同工艺参数对薄壁件铣削形变量的影响规律。研究结果表明:超声振动辅助加工可有效解决薄壁件铣削变形问题,大幅提高其加工精度;随着主轴转速和超声功率的增加,薄壁件的变形量呈逐渐降低的趋势;而随着进给速度的增加,薄壁变形量呈逐渐增加的趋势。该试验结果与仿真结果基本一致,与理论值的平均误差在5%以内,由此可见,该结论可为钛合金薄壁件铣削加工中参数的选择和优化提供参考。 展开更多

关键词 超声振动辅助加工 加工精度 工艺参数 薄壁件铣削变形 进给速度 超声功率

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动态链接库在超声振动辅助电火花-磨削复合加工智能控制系统中的应用研究 被引量：1

5

作者 徐文文 张建华 +1 位作者 闫鹏 李晨光 《电加工与模具》 2008年第B04期31-34,共4页

在超声振动辅助电火花-磨削复合加工智能控制研究中,解决IPC与PMAC间的通讯问题对采用工业PC与PMAC的多CPU控制结构来实现开放式控制的系统而言是十分必要的。将动态链接库应用于超声振动辅助电火花-磨削复合加工智能控制系统,采用Wind... 在超声振动辅助电火花-磨削复合加工智能控制研究中,解决IPC与PMAC间的通讯问题对采用工业PC与PMAC的多CPU控制结构来实现开放式控制的系统而言是十分必要的。将动态链接库应用于超声振动辅助电火花-磨削复合加工智能控制系统,采用Windows平台下的编程语言VC++6.0,调用Pcomm32应用程序通讯驱动器中动态链接库的库函数,实现IPC与PMAC间的通讯功能。对实现大型的应用控制系统来说,此法简便,具有良好的开放性和扩展性,能满足开发要求;提高了系统开发效率,节约了系统资源。 展开更多

关键词 动态链接库 超声振动辅助电火花-磨削复合加工 智能控制

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超声振动辅助磨削-脉冲放电复合加工放电状态检测系统 被引量：1

6

作者 李晨光 张建华 +1 位作者 闫鹏 徐文文 《电加工与模具》 2008年第3期44-46,共3页

在分析了超声振动辅助磨削-脉冲放电复合加工的放电状态基础上,利用电阻分压对间隙电压进行采样,并选用C8051F340芯片进行数据处理,应用芯片内部可编程电压比较器对间隙电压进行比较,然后将数据通过USB口传送给上位机。试验结果表明,检... 在分析了超声振动辅助磨削-脉冲放电复合加工的放电状态基础上,利用电阻分压对间隙电压进行采样,并选用C8051F340芯片进行数据处理,应用芯片内部可编程电压比较器对间隙电压进行比较,然后将数据通过USB口传送给上位机。试验结果表明,检测系统工作正常,性能良好,能满足使用要求。 展开更多

关键词 超声振动辅助磨削-脉冲放电复合加工 放电状态检测 C8051F340芯片

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工作液超声振动辅助电火花小孔加工装置设计与试验 被引量：4

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作者 连海山 徐达华 +2 位作者 陈小军 丁梓瀚 张林鹏 《机床与液压》 北大核心 2023年第11期127-132,共6页

电火花加工小孔存在电蚀产物排出效率低导致加工效率低、电蚀产物排除导致二次放电现象影响加工精度等问题,而超声振动在工作液中产生空化效应和泵吸作用,能大幅提高电火花的排屑和消电离能力,进而在很大程度上减少上述问题的发生。设... 电火花加工小孔存在电蚀产物排出效率低导致加工效率低、电蚀产物排除导致二次放电现象影响加工精度等问题,而超声振动在工作液中产生空化效应和泵吸作用,能大幅提高电火花的排屑和消电离能力,进而在很大程度上减少上述问题的发生。设计一套工作液超声振动辅助电火花小孔加工装置,主要包括主轴系统、微三维运动平台、超声振动工作液槽和数据采集系统,其中主轴系统包括NSK电主轴、引电结构、工具电极装夹结构,可以实现工具电极的高速旋转;基于LabVIEW开发了电火花小孔加工控制系统,主要包括初始化模块、粗定位模块、恒电压对刀模块、实时电压分段控制加工模块和实时显示模块。开展了工作液超声振动辅助电火花小孔加工试验研究,试验结果表明:随电火花加工电压的增加,工件材料去除率和电极损耗率都趋于增大。 展开更多

关键词 工作液超声振动辅助电火花加工 小孔加工 材料去除率 电极损耗率

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超声振动辅助电弧加工复合电源的研究 被引量：1

8

作者 刘瑛 葛星 +2 位作者 徐明刚 刘贵珍 赵洁明 《电加工与模具》 2018年第4期57-59,共3页

从超声振动辅助电弧加工原理出发,通过对脉冲电源结构、超声发生结构的分析,将二者可共用的整流及控制部分结合,并利用模块化的方法分别对整流电路、超声电源主电路、脉冲电源主电路等关键模块进行设计,提出了能满足特种加工技术要求的... 从超声振动辅助电弧加工原理出发,通过对脉冲电源结构、超声发生结构的分析,将二者可共用的整流及控制部分结合,并利用模块化的方法分别对整流电路、超声电源主电路、脉冲电源主电路等关键模块进行设计,提出了能满足特种加工技术要求的复合电源,从而为复合电源理论提供技术及实验支持。 展开更多

关键词 超声振动辅助电弧加工 复合电源 超声发生器

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超声振动透镜辅助激光打孔实验研究 被引量：7

9

作者 沈诚 邹平 +1 位作者 康迪 王文杰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第21期2542-2546,共5页

为研究超声振动透镜辅助对激光打孔加工质量和效率的影响,采用YLR-1000连续激光器和所设计的超声振动透镜辅助装置,以304不锈钢薄片为研究对象,分别在不同离焦量、激光功率、打孔时间、超声振幅情况下进行有无超声振动辅助激光打孔对比... 为研究超声振动透镜辅助对激光打孔加工质量和效率的影响,采用YLR-1000连续激光器和所设计的超声振动透镜辅助装置,以304不锈钢薄片为研究对象,分别在不同离焦量、激光功率、打孔时间、超声振幅情况下进行有无超声振动辅助激光打孔对比实验。实验采用VHX-1000E超景深显微系统对工件进行检测,并以孔径、热影响区半径、孔锥度、孔深和堆砌高度为主要指标分析实验结果。结果表明:超声振动透镜辅助可从总体上提高激光打孔的加工质量和效率。 展开更多

关键词 激光打孔 超声振动辅助加工 对比实验 微孔成形质量

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超声纵振辅助螺旋铣削内壁形貌预测模型

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作者 徐捷 冯平法 +4 位作者 颜键辉 张建富 许超 马原 冯峰 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第14期72-79,共8页

超声纵振螺旋铣削工艺可以显著提高加工质量,然而其复杂运动学关系会导致已加工表面产生较之于传统螺旋铣削更为复杂的形貌。为了对这一工艺生成的孔内壁加工表面进行形貌预测和规律提炼,本文提出了超声纵振螺旋铣削的表面形貌预测模型... 超声纵振螺旋铣削工艺可以显著提高加工质量,然而其复杂运动学关系会导致已加工表面产生较之于传统螺旋铣削更为复杂的形貌。为了对这一工艺生成的孔内壁加工表面进行形貌预测和规律提炼,本文提出了超声纵振螺旋铣削的表面形貌预测模型及其可视化方法,并设计了验证试验,对波浪纹织构、尖峰、分割层3类典型表面特征进行对比,发现仿真和试验的吻合度良好。随后,本文利用该模型评估了振幅、转速、公转进给和切向进给对表面形貌的影响。研究结果表明,超声振动的振幅导致侧壁形成的波浪纹形貌,且主轴转速的增大导致了波浪纹织构变得稀疏。此外,切向每齿进给、每公转轴向进给和公转进给速度分别决定了斜向尖峰带的高度、分割层的间距和形貌的凸起高度。 展开更多

关键词 钛合金 螺旋铣削 运动学分析 表面形貌 超声振动辅助加工

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面向SiC_(f)/SiC复合材料精密制孔的单层钎焊金刚石套料钻脉冲激光修整研究

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作者 钱宁 何静远 +4 位作者 苏宏华 孙雨婷 昂给拉玛 丁文锋 徐九华 《金刚石与磨料磨具工程》 北大核心 2025年第2期143-152,共10页

单层钎焊金刚石套料钻工作面磨粒的出露高度差异大、等高性难以保证,导致SiC_(f)/SiC复合材料制孔时孔径精度难控制。针对此瓶颈,提出采用脉冲激光修整单层钎焊金刚石套料钻工作面磨粒,提高磨粒等高性以改善SiC_(f)/SiC复合材料制孔精... 单层钎焊金刚石套料钻工作面磨粒的出露高度差异大、等高性难以保证,导致SiC_(f)/SiC复合材料制孔时孔径精度难控制。针对此瓶颈,提出采用脉冲激光修整单层钎焊金刚石套料钻工作面磨粒,提高磨粒等高性以改善SiC_(f)/SiC复合材料制孔精度的构想。研制单层钎焊金刚石套料钻的脉冲激光修整装置,能够显著提高套料钻工作面磨粒的等高性,修整后套料钻磨粒出露高度离散系数由修整前的0.11降低至0.04,降幅达64%。此外,修整后的套料钻在有效使用寿命范围内的孔径变化量维持在0.02 mm以内,相较未激光整形时孔径变化量降低75%,说明激光修整可提高单层钎焊金刚石套料钻工作面磨粒的等高性,实现SiC_(f)/SiC复合材料精密制孔。 展开更多

关键词 单层钎焊金刚石套料钻 SiC_(f)/SiC复合材料 激光修整 孔径精度 超声振动辅助加工

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本期导读

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《工具技术》 北大核心 2025年第8期F0002-F0002,共1页

超声振动辅助切削加工在难加工材料中的应用P1-16董国军吴孟为李晶星曹永智方志鸿郭志清赖睿达李文旭本文对超声振动辅助切削加工技术在航空航天领域难加工材料应用的现状和趋势进行综述。针对钛合金、碳纤维增强复合材料、金属基复合... 超声振动辅助切削加工在难加工材料中的应用P1-16董国军吴孟为李晶星曹永智方志鸿郭志清赖睿达李文旭本文对超声振动辅助切削加工技术在航空航天领域难加工材料应用的现状和趋势进行综述。针对钛合金、碳纤维增强复合材料、金属基复合材料及硬脆材料等难加工材料,超声振动辅助切削加工体现出独特的优势。超声振动辅助切削加工通过在刀具或工件上施加超声振动,改变加工轨迹和材料去除机制,能有效提高加工效率,降低切削力,减小刀具磨损,同时提升工件表面质量。最后对超声振动辅助切削加工技术的未来发展进行展望,指出该技术在高端制造领域具有广泛应用潜力。 展开更多

关键词 难加工材料 超声振动辅助切削加工 航空航天领域

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磨削加工硬脆材料的延性域研究进展 被引量：6

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作者 李征 刘飞 文振华 《机床与液压》 北大核心 2021年第9期177-181,共5页

为实现硬脆材料在磨削过程中处于延性域加工,以提高材料的表面质量、增加材料的使用寿命,使材料具有优良的抗疲劳、耐磨损性能,从试验研究、理论建模、仿真分析3个方面介绍了国内外学者对硬脆材料磨削加工过程中的脆塑转变现象的研究。... 为实现硬脆材料在磨削过程中处于延性域加工,以提高材料的表面质量、增加材料的使用寿命,使材料具有优良的抗疲劳、耐磨损性能,从试验研究、理论建模、仿真分析3个方面介绍了国内外学者对硬脆材料磨削加工过程中的脆塑转变现象的研究。分析了超声辅助振动磨削加工中脆塑转变的国内外研究现状,提出将高速、超高速与超声辅助振动磨削相结合的加工方式。研究结果表明:磨削速度对硬脆材料的最大未变形切屑厚度影响较大;引入超声辅助振动容易实现硬脆材料延性域磨削;施加不同方向的超声辅助振动对材料脆塑转变的临界切削深度影响不同。提出未来应从磨削热、预热处理、仿真分析模型、磨削加工模型4个方面对硬脆材料延性域磨削进行更深层次的研究。研究成果为实现硬脆材料延性域磨削和实际生产提供了参考。 展开更多

关键词 硬脆性材料 磨削加工技术 脆塑转变 超声辅助振动加工 延性域

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表面纳米化对材料性能影响的研究进展与展望 被引量：5

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作者 牛赢 王壮飞 +2 位作者 孙海猛 楚帅震 焦锋 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期15-30,共16页

工程零部件失效常源于表面,微组织结构显著影响甚至决定工程零部件使役性能,表面纳米化技术可诱导材料微组织结构变化产生纳米晶结构表面层,增大表层残余压应力,对材料性能有极其重要的影响。首先综述了表面纳米化诱导微组织结构变化的... 工程零部件失效常源于表面,微组织结构显著影响甚至决定工程零部件使役性能,表面纳米化技术可诱导材料微组织结构变化产生纳米晶结构表面层,增大表层残余压应力,对材料性能有极其重要的影响。首先综述了表面纳米化诱导微组织结构变化的过程及机理,诱导材料产生晶粒细化、位错运动、残余压应力增大、相变等微观变化,诱因有塑性变形、温度变化、元素渗入等。其次归纳了表面纳米化对材料性能的影响及其机理,上述微观变化对材料疲劳强度、耐腐蚀性、摩擦磨损性能、生物学性能等产生显著影响。总结了各个典型表面纳米化工艺的特点,相比于其他表面纳米化技术,超声振动辅助加工具有不需引入其他元素、不污染环境、原理简单、高速高质量、成本低廉、可依托于各种传统加工工艺等优势,对材料摩擦磨损性能、疲劳性能、生物学性能、表面浸润性和耐腐蚀性等具有积极作用。最后对表面纳米化工艺的未来发展做了展望,其中针对性分析了超声振动辅助加工。针对纳米晶结构表面层的数字化仿真模拟极其匮乏这一现状,将模拟仿真与试验相结合,分析微组织结构与加工参数、微组织结构与材料性能的映射关系并建立模型直观反映尚需更全面系统的研究。材料的某些性能可能不会同时达到最优值,依托于上述模型的综合评价体系有待建立,纳米晶结构表面层基于相变动力学的高温稳定性等仍需深入分析探索。超声振动辅助加工技术的关键制约因素有待完善,新材料的开发和技术手段的改进都是重要研究内容。超声振动辅助加工与其他表面纳米化方法组合使用是可探讨研究之处,优势互补或许可进一步诱导产生更优异的材料性能。 展开更多

关键词 表面纳米化 纳米晶结构表面层 材料性能 超声振动辅助加工

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表面微结构对材料性能影响的研究现状与展望 被引量：1

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作者 牛赢 王壮飞 +1 位作者 焦锋 孙海猛 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2023年第1期146-153,共8页

生物体表微结构具有提高减摩减阻性能、改变表面浸润性及形成结构色等功能,对生物体表面微结构的研究为微结构材料的发展提供了导向和依据。常用的微结构制造方法有激光加工、刻蚀、压塑成型法及超声振动辅助加工等,通过在材料表面制备... 生物体表微结构具有提高减摩减阻性能、改变表面浸润性及形成结构色等功能,对生物体表面微结构的研究为微结构材料的发展提供了导向和依据。常用的微结构制造方法有激光加工、刻蚀、压塑成型法及超声振动辅助加工等,通过在材料表面制备微结构进而改善材料的减摩减阻性、表面浸润性、密封性及承载能力等。超声振动辅助加工技术通过产生高频振动冲击在材料表面制备出具有一定参数的微结构,振幅、频率、相位角等超声参数以及进给速度、主轴转速及切削深度等加工参数决定了微结构形貌,超声振动辅助加工技术具有可与各种传统加工技术复合、成本低廉、简单高效及不污染环境等优势。 展开更多

关键词 微结构 材料性能 超声振动辅助加工

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