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超声混粉电火花加工热力学仿真及表面形貌研究
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作者 董颖怀 张少剑 +2 位作者 王岩 牛跃博 周文 《制造技术与机床》 2024年第1期164-170,共7页
为了研究超声振动和混粉对电火花加工的影响,基于传热理论,结合超声和混粉特性建立了超声混粉电火花传热模型。基于建立的传热模型对超声混粉电火花加工去除材料过程进行瞬态热力学仿真,并通过实验验证了仿真结果的准确性。通过仿真和... 为了研究超声振动和混粉对电火花加工的影响,基于传热理论,结合超声和混粉特性建立了超声混粉电火花传热模型。基于建立的传热模型对超声混粉电火花加工去除材料过程进行瞬态热力学仿真,并通过实验验证了仿真结果的准确性。通过仿真和实验分析了普通电火花、超声电火花、混粉电火花和超声混粉电火花四种加工方式,结果表明超声混粉电火花加工效率比普通电火花加工效率提高了23%。加入混粉和施加超声可以减少加工表面积碳,提高表面质量;可以使放电凹坑变得更加规则,使表面粗糙度降低。混粉电火花加工相对于普通电火花加工其表面粗糙度平均降低了8.9%,超声混粉电火花表面粗糙度相对于普通电火花平均降低了4.3%。 展开更多
关键词 超声振动 混粉 温度场 表面形貌 高斯热源
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聚焦超声清洗机的仿真设计与实验研究
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作者 董颖怀 王安康 +3 位作者 王岩 李垚 刘世伟 刁云峰 《声学技术》 CSCD 北大核心 2023年第3期321-325,共5页
目前,超声清洗机通常是将一组换能器排布于平面式清洗槽底部,但用此方法会形成驻波现象,不利于超声清洗。文章提出了一种球面式聚焦超声清洗的方法,与普通超声清洗相比,该方法提高了超声清洗的效率。文章采用有限元COMSOL Multiphysics... 目前,超声清洗机通常是将一组换能器排布于平面式清洗槽底部,但用此方法会形成驻波现象,不利于超声清洗。文章提出了一种球面式聚焦超声清洗的方法,与普通超声清洗相比,该方法提高了超声清洗的效率。文章采用有限元COMSOL Multiphysics软件对清洗机内声场进行分析,得到三维模型内声压的分布情况;研制了聚焦超声清洗机,并通过薄膜腐蚀实验验证了清洗机内的声压分布情况;通过对比试验发现,聚焦超声清洗油污的速度比普通超声清洗提高了77.27%。通过薄膜腐蚀实验和超声清洗实验可知,聚焦超声清洗机内声场分布均匀,且声场内存在能量聚焦区域,清洗速率高于普通超声清洗机。 展开更多
关键词 聚焦超声机 COMSOL Multiphysics软件 薄膜腐蚀法 清洗效率
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工艺参数对切向超声辅助磨削钛合金表面质量的影响
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作者 王岩 冷和鹏 +3 位作者 朱贵升 朱绪胜 董颖怀 付志强 《制造技术与机床》 北大核心 2023年第9期196-200,共5页
针对磨削加工过程中磨削温度高、表面质量差以及砂轮使用寿命低等问题,从运动学和切削力两方面分析了切向超声辅助磨削加工机理。以Ti6Al4V为工件材料,通过对比实验研究了超声振幅、磨削深度、进给速度与主轴转速对材料表面粗糙度的影... 针对磨削加工过程中磨削温度高、表面质量差以及砂轮使用寿命低等问题,从运动学和切削力两方面分析了切向超声辅助磨削加工机理。以Ti6Al4V为工件材料,通过对比实验研究了超声振幅、磨削深度、进给速度与主轴转速对材料表面粗糙度的影响。实验结果表明:与单一磨削加工相比,引入超声振动后材料表面粗糙度Ra降低25%~40%,材料表面凹坑明显减少,表面形貌发生显著变化。随着振幅的升高材料表面粗糙度减小,最大降幅为40%;粗糙度随着转速的升高而降低,降低幅度为25%。证明了超声振动的引入可以减小粗糙度,提高磨削加工工件的表面质量。研究结果为磨削加工中参数的选择提供指导意义。 展开更多
关键词 切向超声振动 磨削力 表面粗糙度 磨削参数
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微型涡轮发动机中压气机部件设计仿真及加工实验 被引量:2
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作者 董颖怀 王振龙 +1 位作者 彭子龙 陈辉 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期1517-1520,共4页
设计了一种三维结构的离心式压气机,通过流体力学仿真软件FLUENT对其性能进行仿真,计算出该离心式压气机的动叶扩压比为1.86,从而验证了其结构的可行性.采用GH4169高温镍合金材料和微细电火花铣削工艺加工工艺,得到具有良好表面质量和... 设计了一种三维结构的离心式压气机,通过流体力学仿真软件FLUENT对其性能进行仿真,计算出该离心式压气机的动叶扩压比为1.86,从而验证了其结构的可行性.采用GH4169高温镍合金材料和微细电火花铣削工艺加工工艺,得到具有良好表面质量和精度的三维复杂曲面金属微型压气机,其直径为3.0 mm、高度1.5 mm、叶片的出口高度0.4 mm、厚度0.1 mm、叶片数为8. 展开更多
关键词 微型涡轮发动机 压气机 仿真 微细电火花
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附件化超声振动工作台设计及有限元优化分析 被引量:5
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作者 王岩 林彬 +3 位作者 东野广恒 董颖怀 赵静楠 张晓峰 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1589-1596,共8页
超声振动辅助加工为合金材料、硬脆材料和复合材料等难加工材料提供了有效的机械制造解决方案,超声振动辅助加工装置结构复杂、专业化程度高、使用可靠性差等因素制约了超声加工技术的推广及民用化历程。为了推广超声振动辅助加工的应... 超声振动辅助加工为合金材料、硬脆材料和复合材料等难加工材料提供了有效的机械制造解决方案,超声振动辅助加工装置结构复杂、专业化程度高、使用可靠性差等因素制约了超声加工技术的推广及民用化历程。为了推广超声振动辅助加工的应用范围,基于超声能量传播原理,设计了一种机床附件化的超声振动工作台,能够方便地安装于加工中心上为工件提供超声振动辅助加工。首先,选用2种材料对工作台进行整体结构设计,通过模态分析确定工作台的工作频率及振动形式,使用谐响应分析揭示工作台工作时的稳定情况。其次,采用多目标优化方法对工作台进行结构优化,在保证总模态变形量不变的情况下降低振动台的质量,以减小超声能量损耗的同时提高振动状态的可靠性。最后,对比优化前后的有限元分析结果确定工作台材料并进行尺寸调整,使其更加符合实际加工需要。分析结果表明,45#钢工作台在工作时的振动稳定性要好于Cr12Mov钢工作台,但Cr12Mov钢工作台具有较大振幅。通过多目标优化使得振动台的总体质量降低27%,其工作频率同时降低11%,优化后2种工作台的共振频率带宽相差较小。 展开更多
关键词 超声振动工作台 结构设计 多目标优化 谐响应分析 谐振频率
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超声电火花小孔加工中系统谐振频率的研究 被引量:2
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作者 倪皓 宫虎 董颖怀 《陕西师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期26-31,共6页
在超声电火花深小孔的加工过程中,随着电极的损耗,电极长度逐渐变短,导致振动系统的谐振频率发生改变,在加工至一定深度后电极振幅减小甚至消失。为了确定电极损耗后系统的谐振频率,保证加工过程中电极的稳定振动,基于振动系统的力学模... 在超声电火花深小孔的加工过程中,随着电极的损耗,电极长度逐渐变短,导致振动系统的谐振频率发生改变,在加工至一定深度后电极振幅减小甚至消失。为了确定电极损耗后系统的谐振频率,保证加工过程中电极的稳定振动,基于振动系统的力学模型,通过解析方法分析了电极长度对振动系统谐振频率的影响规律,确定了可用的最短电极长度。结果表明:在夹持细长电极时,不仅存在电极的局部共振,还存在驱动系统的局部共振;当电极长度接近最短电极长度时,电极自身谐振频率接近驱动系统的自身谐振频率,系统的谐振频率与电极自身谐振频率的偏差增大。 展开更多
关键词 电火花加工 超声加工 局部共振
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超声振动对于激光烧蚀铝表面温度场仿真分析
7
作者 王岩 殷杰 +4 位作者 董颖怀 李跃华 程子政 赵静楠 杨硕 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期12-17,共6页
针对超声振动对于激光烧蚀铝表面温度场的影响,建立了三维数值模型,利用ANSYS软件对超声振动辅助激光烧蚀金属铝的温度场进行了数值模拟。通过对比不同激光扫描速度、超声振动频率下激光相邻两个光斑温度场随时间的变化,发现相邻光斑的... 针对超声振动对于激光烧蚀铝表面温度场的影响,建立了三维数值模型,利用ANSYS软件对超声振动辅助激光烧蚀金属铝的温度场进行了数值模拟。通过对比不同激光扫描速度、超声振动频率下激光相邻两个光斑温度场随时间的变化,发现相邻光斑的温度、尺寸以及位置均发生改变。数值研究表明,随着激光扫描速度的增加,激光扫描到相同位置的最大温度降低,而且凹坑的深度逐渐变浅;由于超声振动引起的介质分子位移,当超声振动频率为15 kHz时,凹坑温度发生了明显的下降且凹坑位置在振动方向发生了错位,这有利于产生新的激光作用轨迹。 展开更多
关键词 激光烧蚀 ANSYS 超声振动 温度场 有限元仿真
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小型三轴立式铣床数控系统软件研发 被引量:2
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作者 杨峰 董颖怀 +1 位作者 薛威 李振亮 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第10期95-98,共4页
研制了一台小型三轴立式数控铣床,首先对其硬件配置以及全闭环控制策略进行阐述;其次分析数控系统软件结构组成,重点研究了HMI的结构设计以及实现过程。针对数控系统的回零方法、实时通讯、代码处理、程序同步跟踪等技术难点,提出双触... 研制了一台小型三轴立式数控铣床,首先对其硬件配置以及全闭环控制策略进行阐述;其次分析数控系统软件结构组成,重点研究了HMI的结构设计以及实现过程。针对数控系统的回零方法、实时通讯、代码处理、程序同步跟踪等技术难点,提出双触发回零、PcommServer函数库通讯、程序格式分离以及同步M变量插入等方法。在VC++2010软件上采用MFC对话框功能模块化设计,开发出IPC+Clipper的开放性数控系统软件HMI,其功能完善、平稳可靠、可扩展性强,具有一定的实验研究和教学价值。 展开更多
关键词 全闭环控制 数控系统 HMI 双触发回零 IPC+Clipper
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单立柱堆垛机机架的力学分析与结构优化 被引量:5
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作者 黄超 呼英俊 董颖怀 《天津科技大学学报》 CAS 2018年第4期61-66,共6页
机架是巷道堆垛机的重要组成部分,承担了绝大部分载荷和惯性力,其中立柱受到应力集中和挠度影响最大.因此,堆垛机立柱的力学性能影响着整机的安全及运行效率.通过Solidworks建立单立柱堆垛机机架模型,结合ABAQUS对模型进行静力分析和模... 机架是巷道堆垛机的重要组成部分,承担了绝大部分载荷和惯性力,其中立柱受到应力集中和挠度影响最大.因此,堆垛机立柱的力学性能影响着整机的安全及运行效率.通过Solidworks建立单立柱堆垛机机架模型,结合ABAQUS对模型进行静力分析和模态分析,从理论上验证设计方案的合理性、可靠性和安全性.在静力分析结果的基础上,针对不足之处对立柱结构提出3种优化措施.经比较选定优化方案:立柱高度和壁厚保持不变,纵向截面上底减小为0.56,m,下底增大为0.68,m.优化后,机身增重0.8%,,最大应力增大1.1%,,立柱挠度减小了11.4%,,刚度性能显著提高. 展开更多
关键词 单立柱堆垛机 有限元 静力分析 模态分析 结构优化
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基于Clipper数控伺服系统的限位与回零研究 被引量:1
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作者 杨峰 董颖怀 +2 位作者 李振亮 薛威 宋菲菲 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2017年第12期106-109,共4页
对基于Clipper数控伺服系统的构成和控制方式进行阐述,采用速度模式连接,进行全闭环控制。并对限位和回零进行研究,提出软限位与硬限位结合的双重限位方式,回零开关和索引通道的逻辑组合作为双触发回零条件。在下位机软件窗口发送在线... 对基于Clipper数控伺服系统的构成和控制方式进行阐述,采用速度模式连接,进行全闭环控制。并对限位和回零进行研究,提出软限位与硬限位结合的双重限位方式,回零开关和索引通道的逻辑组合作为双触发回零条件。在下位机软件窗口发送在线指令、编写运动程序或PLC程序进行移动,观察电机状态位判断各轴限位和回零功能是否完成,采集回零搜索的实时数据检验回零轨迹。系统根据该限位和回零方式,实现了超程保护和精确回零,为高精度位置控制提供了基础。 展开更多
关键词 CLIPPER 数控伺服系统 全闭环控制 双重限位 双触发回零
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小型电火花机床特性分析与优化 被引量:1
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作者 薛威 董颖怀 +2 位作者 杨峰 李振亮 郭军伯 《机床与液压》 北大核心 2018年第20期1-6,共6页
运用有限元法对一台小型电火花加工机床的静动态特性进行分析。分析比较机床常用总体布局结构对机床静刚度的影响,对相对刚度较小的部件进行静力分析和拓扑优化。基于赫兹接触理论和吉村允孝积分法分析计算机床结合部的动态特性刚度参数... 运用有限元法对一台小型电火花加工机床的静动态特性进行分析。分析比较机床常用总体布局结构对机床静刚度的影响,对相对刚度较小的部件进行静力分析和拓扑优化。基于赫兹接触理论和吉村允孝积分法分析计算机床结合部的动态特性刚度参数,并利用弹簧和阻尼等效建立了机床动态特性模型。提取机床前6阶的固有频率和振型,相对于刚性连接固有频率减小,能够更准确地模拟机床动态特性,为预测分析机床静动态特性提供了依据。 展开更多
关键词 小型电火花机床 静动态特性 拓扑优化 机床结合部
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基于Clipper控制器数控伺服系统的PID参数整定 被引量:1
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作者 杨峰 董颖怀 +2 位作者 薛威 李振亮 朱江 《制造业自动化》 2016年第9期118-121,共4页
介绍了Clipper运动控制器的结构、伺服系统及PID+陷波伺服滤波器。采用板载全数字PFM回路,使得Clipper伺服系统为方向加脉冲信号输出。通过PID交互式调节,获得合理的参数值,达到良好的稳态和动态特性,为数控系统的高精密加工提供基础。
关键词 CLIPPER PID+陷波伺服滤波器 PFM 数控系统
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超声波声场模拟及能量分布仿真研究 被引量:2
13
作者 耿帅 刘士伟 +3 位作者 韩立斌 王岩 董颖怀 程子政 《科学技术创新》 2020年第31期49-51,共3页
超声波声场模拟及能量分布的深入研究对超声清洗和超声破碎等技术具有很好的指导作用。本文设计了两种振源布置方案,对多振源振动产生的超声波声场能量分布模型进行了推导。利用Matlab软件中的贝塞尔函数库对声强函数进行编程,模拟不同... 超声波声场模拟及能量分布的深入研究对超声清洗和超声破碎等技术具有很好的指导作用。本文设计了两种振源布置方案,对多振源振动产生的超声波声场能量分布模型进行了推导。利用Matlab软件中的贝塞尔函数库对声强函数进行编程,模拟不同参数下的超声波声强变化图形,研究变化规律。最后,有针对性的对设计的两种振源布置方案的声压场和声压级分析,为今后研究相关多振源能量场分布打下基础。 展开更多
关键词 声场能量 多源振动 超声清洗
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新能源无碳小车创新设计 被引量:1
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作者 陈超 郭林俊 +3 位作者 李其峰 司楠 赵艳 董颖怀 《科技创新导报》 2019年第27期84-85,共2页
目前,全球能源和环境系统面临巨大的挑战,在这时代背景下新能源产业正在快速发展。无碳小车则是一种纯机械构造,且只需重力作用下运动的产品。并且在其运动过程中,小车能通过凸轮、连杆等各种机械结构相互配合和传动,来控制小车的运动路... 目前,全球能源和环境系统面临巨大的挑战,在这时代背景下新能源产业正在快速发展。无碳小车则是一种纯机械构造,且只需重力作用下运动的产品。并且在其运动过程中,小车能通过凸轮、连杆等各种机械结构相互配合和传动,来控制小车的运动路线,实现小车能够自主转向和寻迹避障等操作。本文以无碳小车为研究对象,主要介绍了无碳小车的加工工艺和结构设计。 展开更多
关键词 机械结构 加工工艺 误差分析 节能环保 创新
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基于自适应阈值分割改进Canny算子的管道边缘检测方法研究
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作者 王岩 胡睿甫 +3 位作者 陈代鑫 董颖怀 付志强 栾琦 《光电子.激光》 CAS CSCD 2024年第2期164-170,共7页
针对工厂中管道破损位置无法通过机器视觉准确判断的问题,提出一种基于自适应阈值分割改进Canny算子的管道边缘检测方法。该方法从滤波方式、梯度方向以及阈值分割角度对采集图像进行处理,首先采用采样-自适应中值滤波+双边滤波代替传统... 针对工厂中管道破损位置无法通过机器视觉准确判断的问题,提出一种基于自适应阈值分割改进Canny算子的管道边缘检测方法。该方法从滤波方式、梯度方向以及阈值分割角度对采集图像进行处理,首先采用采样-自适应中值滤波+双边滤波代替传统Canny算子中的高斯滤波,减少图像边缘信息丢失并去除图像中的噪声,然后增加梯度幅值的计算来更好地检测不同方向的边缘信息,最后为避免人工选取阈值效果不佳的情况,采用最大类间方差(OTSU)阈值分割算法进行阈值的自适应选取。实验表明,该方法相比于传统Canny算子的图像信噪比提升28.22%,边缘点数提升39.97%,四连通道数提升11.52%,八连通道数提升5.92%,提取特征完整且连续性较好,实现了对管道图像中破损情况的有效检测。 展开更多
关键词 管道 CANNY算子 采样-自适应中值滤波 梯度方向 OTSU阈值分割算法
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Micro-EDM Milling of Complex 3D Structure with Fix-Length Compensation Method
16
作者 董颖怀 《Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science)》 SCIE EI CAS 2009年第S1期241-243,共3页
A human face with complex 3D structure is machined with a modified fix-length compensation method in this paper.The fast development of MEMS (Micro Electromechanical Systems) has strongly enhanced the application of n... A human face with complex 3D structure is machined with a modified fix-length compensation method in this paper.The fast development of MEMS (Micro Electromechanical Systems) has strongly enhanced the application of new harder work materials.As a low cost,flexible,good repeatable machining process with negligible process forces,micro-EDM milling is well suited for freeform metallic micro structures.A major problem in micro-EDM milling of complex 3D structure is the electrode wear.A new CAM system based on the UG software platform is developed in order to get good accuracy and higher efficiency.A correction coefficient is introduced and deduced for the modified fix-length compensation method.Using this method a human face with complex 3D stricter is machined successfully by micro-EDM milling. 展开更多
关键词 MICRO-EDM MILLING COMPENSATION CAM
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超声振动辅助激光烧蚀铝表面形貌仿真分析
17
作者 张明月 王岩 +3 位作者 殷杰 董颖怀 李跃华 赵静楠 《光电子.激光》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期321-327,共7页
为研究超声复合激光蚀除机理,本文使用COMSOL软件对超声振动辅助激光烧蚀金属铝表面烧蚀过程进行仿真,对比研究了超声振动对激光蚀除机理和过程的影响。研究发现,激光烧蚀的开始阶段主要以高温汽化来去除材料。随着烧蚀时间的增加,蚀除... 为研究超声复合激光蚀除机理,本文使用COMSOL软件对超声振动辅助激光烧蚀金属铝表面烧蚀过程进行仿真,对比研究了超声振动对激光蚀除机理和过程的影响。研究发现,激光烧蚀的开始阶段主要以高温汽化来去除材料。随着烧蚀时间的增加,蚀除方式主要转变为熔融物飞溅蚀除,这对烧蚀凹坑的形成起主要作用。并研究了不同频率下激光蚀除材料的速度,研究发现,引入超声振动后,蚀除速度降低了26.2%-39.43%。 展开更多
关键词 激光烧蚀 COMSOL 超声振动 有限元仿真 表面形貌
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超声振动对于激光烧蚀铝表面形貌研究
18
作者 张明月 王岩 +3 位作者 董颖怀 李跃华 赵静楠 王友辉 《应用激光》 CSCD 北大核心 2023年第11期123-126,共4页
对超声振动辅助激光加工铝表面的微观形貌进行研究,分析材料表面激光烧蚀阈值的计算方法,通过试验研究了激光脉冲频率和超声振动对激光烧蚀凹坑直径的影响。研究发现,引入超声振动后,凹坑直径降低0.67~2.82μm,烧蚀阈值由5.76 J/cm^(2)... 对超声振动辅助激光加工铝表面的微观形貌进行研究,分析材料表面激光烧蚀阈值的计算方法,通过试验研究了激光脉冲频率和超声振动对激光烧蚀凹坑直径的影响。研究发现,引入超声振动后,凹坑直径降低0.67~2.82μm,烧蚀阈值由5.76 J/cm^(2)增加到6.52 J/cm^(2),扫描速度100 mm/s时,轨迹宽度由46.3μm增加到62.2μm,并可以制备一种特殊椭球体结构,降低表面粗糙度。 展开更多
关键词 超声振动 复合加工 脉冲激光 表面形貌
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硬脆材料超声辅助复合加工机床及其工艺研究 被引量:5
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作者 董颖怀 张晓锋 +2 位作者 房丰洲 仇中军 宫虎 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S2期113-116,共4页
针对硬脆材料硬度高、脆性大、可加工性能差,采用普通加工方法难以进行复杂曲面加工的问题,提出了一种新型的复合加工机床结构,具有五轴铣削、超声辅助磨削和电火花加工等复合加工能力.提出了非接触式旋转超声辅助磨削加工方式并对原型... 针对硬脆材料硬度高、脆性大、可加工性能差,采用普通加工方法难以进行复杂曲面加工的问题,提出了一种新型的复合加工机床结构,具有五轴铣削、超声辅助磨削和电火花加工等复合加工能力.提出了非接触式旋转超声辅助磨削加工方式并对原型装置进行开发,利用电磁转换式供电方法,实现超声电源和振动系统间的非接触供电,并对相关参数进行了设计.开发了基于复合加工的开放式数控系统,实现了放电粗加工、旋转超声辅助磨削加工和脉冲放电加工方法的集中控制、协调和融合.最后通过实验验证了机床的复合加工能力,证明了硬脆材料复杂形面的超声辅助加工能力. 展开更多
关键词 复合加工 超声 磨削 电火花 硬脆材料
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