为钻小孔设计的开孔加工头

正在加工过程中,通常我们需要得到一个陡的90°锥角。对于小孔的钻孔,使用所谓的开孔加工头可以做到。当它涉及到更复杂几何形状的微切割时,这种类型的方法也变得越来越有优势。从热管理的角度来看,这个加工方式与使用精确的机械轴固定加工头微切割来加工是类似的。然而,一些开发工作仍需改进现有开孔加工头,使得它们变得更人性化,适用于比较复杂的工业微切割应用。一个有趣而具有挑战性的选择是工件夹具由一个倾斜的锥角来补偿,特别是切割出整个工件。     

基于MATLAB的表面三维微观形貌图像处理分析

表面形貌影响光学元件的机械性能、物理性能、成品率;在特定应用场合下,通过检测光学元件表面三维微观形貌来检测光学元件的加工质量。将工件表面置于光学显微镜焦面上观测,如观测到工件表面某处存在明显缺陷,通过光学显微镜上下数次微移动,对工件表面该处采集多幅对焦图像并进行图像处理,根据处理结果判别工件是否符合加工要求。文中提出了一种基于MATLAB6.0高级语言编写的图像处理软件,实现对数幅对焦图像进行分析处理进而拟合出表面微观形貌的三维图形。     

更加陡的锥角和良好的边缘质量

正与扫描振镜的冷消融加工方式相比,如果能正确采用固定加工头微切割加工,则能形成更陡的锥角,同时保持良好的边缘质量。优化的喷嘴能够提供加工气体,在高压下去除材料的切缝。除了激光参数,喷嘴的几何形状和位置,以及加工气体的类型和压力同样显著影响着切割效果。另一个重要的方面就是合适的工件固定夹具的发展,同时支持可靠的固定和材料的自由切割。要将设计图导入激光系统加工时,必须考虑激光的切入以及出口的位置。当涉及高     

微织构超声振动铣削系统的研究

为了在金属切削过程中在7075铝合金表面形成稳定的微织构以提高其服役性能,提出一种微织构超声铣削加工工艺。为此,该文首先基于运动合成原理获得了刀尖的运动轨迹特征和工件表面的织构形貌特征。然后,基于等效电路原理和传输矩阵法建立了超声铣削系统的频率方程,并应用牛顿迭代法获得了准确的数值解,通过有限元软件对建立的超声振动系统分别进行模态分析和谐响应分析,获得了具有微织构特征的纵扭复合超声铣削系统。最后,对加工制造出的微织构纵扭复合超声铣削系统进行振动测试、切削力测试和加工测试,结果表明:工件表面形成的"鱼鳞网纹"微观织构能够改变其润湿性能。     

阵列式压电振子超声复合喷丸强化*

为了进一步改善超声喷丸强化质量,提升工件表面残余应力和显微硬度的均匀性,对压电振子阵列型超声喷丸强化加工系统进行了改进,提出了在强化加工过程中辅助工件往复运动的方法。对改进后的压电振子阵列型超声喷丸强化加工原理进行了阐述,分析了激振片的振动特性并进行了结构尺寸优化,应用Abaqus对工件往复运动下超声喷丸强化过程进行了仿真研究,分析了在不同的工件往复运动频率下,工件表面残余应力分布情况。实验测试了在不同喷丸强化时间及工件往复运动频率下超声喷丸强化加工质量,探究了喷丸时间和工件往复运动频率对工件表面显微硬度的影响。结果表明：在压电振子阵列型超声喷丸强化过程中辅助工件往返运动,可以有效提高工件表面残余应力和显微硬度分布的均匀性,工件表面强化质量得到提升。     

超声滚压中的空化现象*

在超声滚压加工中引入切削液后可能会产生空化现象,由此产生的微射流和冲击波对超声表面强化将有积极作用。为研究超声滚压加工中空化现象是否存在及空化效应在超声滚压中的作用,本文首先分析了超声滚压中的空化阈值,然后进行了染色法试验和超声滚压后试样氧元素能谱分析,最后通过超声滚压加工对比试验研究了空化效应对加工后材料表面粗糙度和显微硬度的影响。研究发现,超声滚压加工中的声压幅值远大于空化阈值,满足空化存在的必要条件;超声滚压中发生了明显的卡纸染色现象,引入切削液后工件超声滚压加工表面氧元素含量显著提高,表明超声滚压中发生了空化现象。超声滚压加工中的空化效应能进一步降低工件表面粗糙度和提高表面显微硬度,有利于提高工件表面强化质量。本研究为空化效应在超声滚压中的积极利用提供了依据。     

平行磨削非轴对称非球面光学元件表面形貌

结合砂轮表面仿真及磨削过程的运动学仿真获得工件表面轮廓、形貌和粗糙度预计,可以作为磨削过程中的理论依据,是精密磨削加工技术中主要的研究内容之一。平行磨削技术是加工非轴对称非球面光学元件的重要手段,而相关的仿真过程报道还很少。提出一种基于平行磨削的精密磨削加工非球面表面生成的仿真方法,该方法主要包含使用高斯方法生成具有不同统计学特征的随机砂轮表面形貌,建立单磨粒运动轨迹方程和圆弧砂轮细分后与工件表面点接触的运动关系,据此给出平行磨削加工表面生成的数值算法,并对不同加工参数下的工件表面形貌进行仿真。仿真结果和测量结果的一致性验证了所给算法的正确性和有效性     

双图案非均匀耦合固结磨盘的设计及实验研究

针对传统固结磨盘因其表面沟槽形式单一而难以保证蓝宝石等硬脆性材料加工质量的问题,提出了一种螺旋-同心圆双图案非均匀耦合结构的新型固结磨盘(DPP)设计,并进行了实验研究。DPP采用螺旋槽作为排屑槽,降低了磨盘表面的堵塞程度,以保证加工表面获得低粗糙度,延长工具使用寿命;采用同心圆槽调整磨盘表面磨粒分布,提高了磨盘对工件材料的去除均匀性,以保证加工表面获得更高的平坦度。基于该设计原理,制备了用于蓝宝石加工的新型磨盘,并与传统网格槽型盘(GGP)进行对比。实验结果表明:采用DPP加工时工件表面的凹坑划痕数量更少,约为GGP的35%;研磨后磨盘表面堵塞程度更低,约为GGP的30%。虽然,采用DPP加工时工件材料去除率较GGP低14%,但是材料去除厚度非均匀性为0.0494,比GGP低32%,表面粗糙度为129.4μm,比GGP低16.2%。因此,采用DPP加工时工件材料去除分布更均匀,工件表面质量更好。实验结果证明:DPP不仅可以获得更好的工件表面质量,还可以延长磨盘的使用寿命,可满足对高质量表面、大规模生产蓝宝石等脆硬材料的精密研磨加工需求。     

基于神经网络的电火花线切割工艺目标建模

利用BP神经网络技术建立了电火花线切割加工工况参数与工艺目标间的预测模型.以脉冲宽度、脉冲间隙、峰值电流、间隙电压及工件厚度等工况参数为网络输入,加工效率和表面粗糙度等工艺目标为网络输出,通过用样本数据对网络的训练,实现了对工艺目标的预测.试验结果表明:所建预测模型能较好地反映线切割机床的工艺规律,实现对指定切割条件下加工效率和表面粗糙度的预测,最大预测误差小于10%.     

45°光纤微反射镜聚焦离子束加工及多轴位移检测研究

聚焦离子束加工作为一种微纳加工手段,可以用来制造纳米元件和微结构元件。研究了在多芯光纤的末端,使用聚焦离子束加工技术设计和制造45°镜面的全过程。该光学镜面由两步加工完成,首先是扫描过程,用来制造粗糙的切割面;然后是抛光过程,用来完成光学表面的光洁处理。加工完成的45°镜面可以准确地与光纤的纤芯对接,避免了外部转向镜组件对接的相关问题。实验测试表明,加工的结构可以通过干涉测量两个垂直轴向的位移值,检测位移测量范围大致为60 μm,X和Y方向的均方根绝对测量误差约为1.75‰和1.97‰。该技术有望用于精密零件内表面、血管内壁等检测领域。     

超精抛光中边缘效应对材料去除量的影响

 传统环抛加工一般将工件整个包围在抛光盘内,加工之后虽然可以获得较好的工件表面,但是需耗费较多的时间,生产效率较低。针对这种情况,借助PPS快速抛光机床,依据Preston公式,对露出抛光盘的工件部分,即对所谓的边缘效应进行研究,用新的表面模型表示非线性压强分布,合理地避开了线性模型造成的压强负值问题。并且对工件材料去除量进行仿真计算,建立了新的去除模型,得出了偏心距、工件半径和抛光盘转速比值对材料去除量的影响。根据此模型,选择适当的偏心距和转速比对工件进行加工,可获得较好面型。     

压电振子阵列型超声喷丸强化*

为了提高超声喷丸强化加工的面积、效率及加工质量,对传统单振子超声喷丸强化技术进行了改进,提出了压电振子阵列型超声喷丸强化加工方法。分析了超声喷丸强化的机理,进行了压电振子的优化设计,分析了激振片的谐振响应,实验测试了系统样机在不同超声电源功率下弹丸撞击工件的区域分布;探究了超声电源功率、喷丸距离、弹丸直径和喷丸时间对加工样件显微硬度的影响,结果表明：以超声电源功率作为唯一变量,弹丸冲击工件表面的区域面积随超声电源功率增大而增大;7075铝合金样件的表面显微硬度及其提高率,随超声电源功率的增大、喷丸时间的增加、喷丸距离的减小及弹丸直径的增大而增大;超声电源功率为50W、喷丸时间为20min、喷丸距离为5mm、弹丸直径为1.5mm时喷丸效果最好,此时工件表面显微硬度增加量为65.1HV,表面显微硬度提高率为36.7%。压电振子阵列型超声喷丸强化技术可以有效增加喷丸冲击工件的面积,提高工件的表面显微硬度和加工效率。     

轨迹成型法加工光学零件磨床中的微进给电控装置的研究

本文提出了一种在轨迹成型法加工光学零件磨床上实现脆性材料超精密磨削的微进给电控装置。试验表明,在轨迹成型法加工光学零件磨床上应用本装置对光学透镜进行磨削后,工件表面粗糙度可达Ｒａ＝０．０２μｍ,能够达到光学零件精磨的粗糙度要求。     

底部气流对CO2激光切割硅钢切口质量的影响

激光切割相对冲压及线切割工艺具有自由度大、加工效率高、不会影响铁心质量等优点,但由于残渣及切口粗糙问题一定程度上影响了激光切割硅钢片的质量和应用范围.通过采用在工件底部增设辅助侧吹喷嘴,控制熔渣流向,保证成品切割质量激光切割工艺,试验证明,合理控制工艺参量,可获得良好效果.利用有限元法进一步对工件底部气流状况进行了数值模拟,分析了流动过程中在不同的角度和流速下光斑移动和气流场变化的情况,初步确定工件底部侧吹气流以20°吹入的辅助侧吹工艺,为进一步合理控制熔渣流向获得光滑的精细切口提供了实践和理论依据.     

前混合磨料射流切割聚变堆第一壁钨材料研究

针对聚变堆第一壁钨材料的加工问题,开展前混合磨料射流切割钨试验,研究切面表面形貌,分析射流压力和切割速度对切面粗糙度、切面光滑区深度的影响.结果表明:切割速度对粗糙度影响较大,减小切割速度可以降低切面粗糙度;射流压力对粗糙度影响略小,提高射流压力可以增加切面光滑区深度,改善切面质量.试验发现切面存在拖尾纹、残余楔角和冲...     

基于数字光刻投影系统的快速微加工技术

设计一种经济有效的微流体芯片加工方法,可以快速地在聚二甲基硅氧烷（PDMS）表面加工出不同尺寸的微流路。 利用商用数字投影仪的成像原理,对其进行简单的改装,得到成缩小像的数字光刻投影系统（DLPS）,并利用该系统在PDMS表面加工微流路;同时通过荷叶效应和毛细吸附效应两组实验,对DLPS的加工性能进行了验证和应用。 该DLPS可在PDMS表面加工微结构,最小稳定加工精度可达40 m,通过模仿荷叶效应获得的材料表面,其疏水角增加到1233。 该DLPS系统可用于快速加工微流体芯片,当流路尺寸要求不是很严格时,低成本和高效率等优点使该系统完全适合在普通实验室开展微流体技术的研究。     

问与答

<正> 问:用铣磨机加工光学零件,其工件表面粗糙度各处不一样,为什么? 检验时应以工件表面的哪个部位粗     

浴法抛光中抛光粉粒径对去除效果影响的试验研究

为了分析抛光粉粒径对材料去除效果的影响,选用不同的平均粒径以及不同比例混合氧化铈抛光粉分别对K9玻璃进行了抛光试验。对抛光后的工件表面粗糙度及去除量进行了定量研究。结果表明,在试验条件相同的情况下,不同平均粒径的抛光粉,粒径越小,抛光后的元件表面粗糙度越好。从使用不同比例的混合抛光粉试验中可以看出,粒度的均匀性是影响工件表面粗糙度的重要因素。结合抛光粉粒度分布图和试验结果可以看出,抛光粉粒子的分布范围越小,以及各粒径大小分布在峰值附近的粒子所占体积百分比越接近,加工后的工件表面粗糙度越小。     

基于灰度共生矩阵的表面粗糙度研究

介绍了激光散斑的形成及其统计性质,拍摄大量不同加工工艺、不同表面粗糙度标准样块的散斑图像,基于激光散斑图像的灰度共生矩阵及惯性矩、角二阶矩、熵、相关性4个参量,对图像进行了纹理分析.分别绘制了不同加工工艺、不同表面粗糙度标准样块的4个参量与表面粗糙度关系的特性曲线.最后将实验结果和未知表面粗糙度工件的实验数据进行比对,准确估算出了工件的表面粗糙度.     

金锥-聚合物球壳靶制备初步研究

 报道了研制快点火物理实验用带金锥固体球壳靶时,采用多次乳化技术制备聚合物空心微球,精密车床加工和电镀技术制备金锥,精密加工实现聚合物微球表面打孔的工艺。窄分布聚苯乙烯制备的空心微球直径与壁厚分布较窄。电镀液的配方、pH值、镀前处理、尖端效应等对镀层的表面质量和镀层与芯轴之间的结合力有重要的影响。采用精密车床加工可以在聚合物微球表面获得直径约120 μm的孔,初步实现金锥与聚合物微球的连接。