碳纤维-微晶复合材料反射镜光学加工实验

采用环抛方法对有预埋件和无预埋件的两块碳纤维-微晶复合材料反射镜进行光学加工,之后进行了稳定性实验研究,采用Zygo干涉仪实测了碳纤维-微晶复合材料反射镜面形.稳定实验后,有预埋件反射镜面形P-V值为3.013λ,RMS值为0.669λ;无预埋件反射镜面形P-V值为2.313λ,RMS值为0.276λ(λ=632.8 nm).实验结果证明,有预埋件的碳纤维-微晶复合材料反射镜结构优于无预埋件结构,为碳纤维-微晶复合材料反射镜的工程化提供参考.     

Fracture behavior and self-sharpening mechanisms of polycrystalline cubic boron nitride in grinding based on cohesive element method

Unlike monocrystalline cubic boron nitride (CBN), polycrystalline CBN (PCBN) shows not only higher fracture resistance induced by tool-workpiece interaction but also better self-sharpening capability; therefore, efforts have been devoted to the study of PCBN applications in manufacturing engineering. Most of the studies, however, remain qualitative due to difficulties in experimental observations and theoretical modeling and provide limited in-depth understanding of the self-sharpening behavior/mechanism. To fill this research gap, the present study investigates the self-sharpening process of PCBN abrasives in grinding and analyzes the macro-scale fracture behavior and highly localized micro-scale crack propagation in detail. The widely employed finite element (FE) method, together with the classic Voronoi diagram and cohesive element technique, is used considering the pronounced success of FE applications in polycrystalline material modeling. Grinding trials with careful observation of the PCBN abrasive morphologies are performed to validate the proposed method. The self-sharpening details, including fracture morphology, grinding force, strain energy, and damage dissipation energy, are studied. The effects of maximum grain cut depths (MGCDs) and grinding speeds on the PCBN fracture behavior are discussed, and their optimum ranges for preferable PCBN self-sharpening performance are suggested.     

磨粒建模方法与切削过程仿真研究

针对砂轮表面上磨粒形状不规则、尺寸不确定的几何特征,研究了模拟实际磨粒的几何建模方法。采用随机空间平面切分正六面体的方法构建了具有实际磨粒几何特征的不规则多面体结构磨粒。基于LS-DYNA软件,采用流固耦合有限元法模拟了不规则多面体结构磨粒的切削过程。分析切削过程中工件材料的应力分布规律与切削变形规律,得出结论:工件材料的加工应力主要集中在与磨粒切削刃及棱角接触的区域;切屑沿磨粒挤压前面向上流动,并于挤压面法向方向上流出;磨粒挤压前角的增大有利于切屑的形成。利用陶瓷立方氮化硼(CBN)砂块进行了磨粒划擦试验,试验结果证实了磨粒切削仿真结果的准确性。     

磨粒流工艺在航空发动机修理中的应用

简要介绍了磨粒流加工工艺的基本原理,阐述了磨粒流加工在航空发动机制造和修理领域上的应用优势,并就磨粒流工艺在襄阳航泰机器厂发动机修理过程中的应用情况做了详细介绍。     

CVD金刚石薄膜表面抛光技术的研究

对CVD金刚石膜的离子束铣削、电子束加工、激光加工、化学辅助机械抛光、热化学抛光等抛光技术的加工方法与原理进行了介绍,分析了这些方法的优点和不足之处。并展望了CVD金刚石薄膜抛光技术的发展方向。     

利用交变旋转磁场去除叶片气膜孔毛刺的试验研究

对航空发动机叶片采用电火花打出气膜冷却孔后产生的毛刺,用传统的加工方法难以去除,利用交变旋转电磁场带动微细磁针旋转与气膜冷却孔发生碰撞可有效去除叶片气膜冷却孔的毛刺。从理论上分析了磁力研磨法的工作原理、磁力研磨过程中磁针的运动方式以及影响磁力研磨加工效率的因素,并对气膜冷却孔进行磁力研磨抛光试验;采用3D超景深显微镜观察叶片气膜冷却孔研磨前后表面微观形貌的变化。试验结果表明:利用磁力研磨法可以有效去除叶片气膜冷却孔的毛刺,使表面形貌得到改善,满足工件的使用要求。     

航空发动机整体叶盘磁力研磨光整实验

磁力研磨工艺抛光整体叶盘时,工件与磁极干涉严重,用径向磁极代替轴向磁极加工可有效避免干涉,但研磨压力小、研磨效率低.通过对磁力研磨径向磁极加工机理和单个研磨粒子的微观受力情况详细分析得到:提高磁场强度变化率可有效增大磁力研磨效率.经有限元模拟分析发现磁极表面沿轴线方向开矩形槽可使磁场强度变化率提高.对镍基高温合金材质整体叶盘进行磁力研磨实验,并对实验数据分析研究得出:以径向磁极为工具的磁力研磨法可实现对整体叶盘的无干涉加工,磁极开矩形槽后磁力研磨效率可提高31%,叶盘表面粗糙度值由研磨前的1.2μm降至0.18μm,验证了磁力研磨工艺对高效、高质量实现整体叶盘表面光整加工的可行性.      

石英半球谐振子力流变抛光

为提升石英半球谐振子抛光加工的效率及表面质量,对其内外表面进行了力流变抛光实验。利用力流变抛光液的剪切增稠特性,使流变流体柔性把持游离磨粒与工件表面相对运动实现材料去除,通过控制抛光液流场及界面剪切应力实现半球谐振子内外表面柔性、高效抛光。实验过程石英半球谐振子外表面采用浸入式抛光方法,抛光30 min表面粗糙度Ra从135.5 nm降至6.6 nm,内表面采用切入式抛光方法,抛光15 h表面粗糙度Ra从128.2 nm降至9 nm。实验结果证明了力流变抛光方法在石英半球谐振子抛光领域的应用潜力。     

非导磁不锈钢管材内外表面的磁力研磨

针对非导磁材料难以采用磁力研磨的问题,本文研制了特定的磁路,磁极表面场强达8kGOs以上,并成功地对3mm壁厚的不锈钢管材的内外表面进行了磁力研磨,尤其是外表面磁力研磨后表面粗糙度达0.06μm。     

ELID精密镜面磨削技术的开发应用

介绍了ELID磨削技术在精密加工中的开发应用。采用自行开发的ELID磨削工艺系统对硬质合金、工程陶瓷、高速钢进行精密镜面平面、内圆和外圆磨削,得到了表面粗糙度Ra=0.003～0.025μm的加工表面。