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双螺旋电极在深微孔电火花加工中的研究

中南大学学报（自然科学版） 2015年第8期46卷 2857-2862页

作者：王志强宫虎房丰洲天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 天津微纳制造技术工程中心天津300457

为了提高电火花加工微小孔的效率和微孔深径比,制备双螺旋形貌结构的微细电极。在相同工艺参数条件下,通过实验与旋转削边微细电极加工微小孔的相同指标进行对比。用Fluent软件分别建立削边电极和双螺旋电极下的间隙流体的流体力学模型... 详细信息

为了提高电火花加工微小孔的效率和微孔深径比,制备双螺旋形貌结构的微细电极。在相同工艺参数条件下,通过实验与旋转削边微细电极加工微小孔的相同指标进行对比。用Fluent软件分别建立削边电极和双螺旋电极下的间隙流体的流体力学模型,并对其进行流场仿真,分别从轴向速度场、流量以及压力场进行对比分析。研究结果表明:双螺旋电极比削边电极具有更快的加工速度和更大的微孔深径比,显著提高微细电火花的加工性能。双螺旋电极的特殊形貌结构在随主轴旋转的过程中,形成2个阿基米德螺旋,增强间隙流体的Z向对流运动,从而加速新鲜工作液的流入和含电蚀碎屑工作液的排出。

关键词：微细电火花加工双螺旋电极加工效率阿基米德螺旋深小孔

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长度分形维数在微铣刀磨损状态识别中的应用

振动．测试与诊断 2016年第3期36卷 592-597,611页

作者：王志强宫虎房丰洲刘冰天津职业技术师范大学信息技术工程学院天津300222 天津微纳制造技术工程中心天津300457

针对微铣刀磨损状态在线检测提出了一种新的方法。首先,通过采集待测刀具的铣削振动信号,并采用长度分形维数法提取其特征参量,同时设定微铣刀不同的磨损状态作为参考样本;然后,采集不同样本的多段时域信号,并提取特征参量,进而根据区... 详细信息

针对微铣刀磨损状态在线检测提出了一种新的方法。首先,通过采集待测刀具的铣削振动信号,并采用长度分形维数法提取其特征参量,同时设定微铣刀不同的磨损状态作为参考样本;然后,采集不同样本的多段时域信号,并提取特征参量,进而根据区间估计法确定参考样本的聚类域;最后,将待测刀具的特征参量与参考样本的聚类域进行比较来判断刀具的磨损状态。基于自行研制的微型三轴立式机床,对上述方法进行了实验验证。首先,确定了微铣刀后刀面刀尖处的最大磨损深度分别为0,5,10,15,20和45μm以及主切削刃崩刃7种参考样本下的长度分形维数聚类域;然后,分别提取10把待测刀具的分形维数特征参量,并与7个参考样本的聚类域进行比较。实验结果表明,各个待测刀具的特征参量均落在其实际磨损状态所对应的聚类域内,故采用长度分形维数的方法检测刀具磨损状态切实可行。

关键词：微铣削刀具磨损振动响应长度分形维数特征参量

数控侧铣加工非可展直纹面的刀位整体优化原理与方法

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机械工程学报 2005年第11期41卷 134-139页

作者：宫虎曹利新刘健大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室大连116024

在单参数刀具面族包络原理的基础上,以刀具包络面与设计曲面之间的最小极差为优化目标,依据所给出的三个命题,首先讨论了柱刀侧铣非可展直纹面的刀位计算方法,提出了三点偏置法来确定初始刀位,然后采用最小二乘法进一步优化刀位。随后,... 详细信息

在单参数刀具面族包络原理的基础上,以刀具包络面与设计曲面之间的最小极差为优化目标,依据所给出的三个命题,首先讨论了柱刀侧铣非可展直纹面的刀位计算方法,提出了三点偏置法来确定初始刀位,然后采用最小二乘法进一步优化刀位。随后,以柱刀刀位规划方法为平台提出了锥刀的刀位计算方法。最后,给出了两个计算实例。计算结果表明所给出的方法可以获得令人满意的结果。

关键词：侧铣直纹面五轴加工数控加工

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曲面接触问题及其等距面接触特性研究

大连理工大学学报 2007年第1期47卷 39-44页

作者：曹利新宫虎刘健大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024

从微分几何学角度探讨了两曲面的接触问题,以及两曲面的接触状况与其等距面的接触状况之间的关系,这些内容对于讨论五坐标曲面数控加工中的刀位确定和几何残留误差的计算等将发挥重要的作用.研究发现:诱导曲率是描述两曲面间接触状况的... 详细信息

从微分几何学角度探讨了两曲面的接触问题,以及两曲面的接触状况与其等距面的接触状况之间的关系,这些内容对于讨论五坐标曲面数控加工中的刀位确定和几何残留误差的计算等将发挥重要的作用.研究发现:诱导曲率是描述两曲面间接触状况的重要几何不变量,对于点接触的两曲面,给出了二阶离差的计算公式;对于线接触的两曲面,证明了两曲面呈二阶接触的条件为两曲面在对应点处具有相同的主方向和主曲率;同时证明了两曲面若二阶密切,则其等距面也能保证二阶密切,而且原曲面的三阶离差与其等距面上的三阶离差大小也相同.

关键词：点接触线接触相对曲率(诱导曲率) 离差等距面

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大尺寸自由曲面铝反射镜超精密抛光工艺

纳米技术与精密工程 2015年第2期13卷 108-112页

作者：潘龙宫虎房丰洲天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

针对大尺寸自由曲面铝反射镜在单点金刚石车削(SPDT)后出现的划伤、波纹等缺陷,研究了抛光介质和加工参数对自由曲面铝合金超精密抛光结果的影响.利用Wyko NT9300白光干涉仪和VHX500超景深显微镜对AA6061铝合金抛光表面进行了检测,将抛... 详细信息

针对大尺寸自由曲面铝反射镜在单点金刚石车削(SPDT)后出现的划伤、波纹等缺陷,研究了抛光介质和加工参数对自由曲面铝合金超精密抛光结果的影响.利用Wyko NT9300白光干涉仪和VHX500超景深显微镜对AA6061铝合金抛光表面进行了检测,将抛光前后的表面形貌以及不同条件下的抛光结果进行了比较.实验中采用质量分数不同的金刚石油性悬浮液作为抛光液,采用羊毛轮作为抛光轮,在一台精密加工中心上先后进行了平面抛光和自由曲面抛光实验.实验结果表明,工件的表面粗糙度Ra由抛光前的144.59 nm降低到了抛光后的6.03nm,其中油性润滑剂在抛光过程中起微量去除和降低划擦几率的关键作用,使用优化的工艺参数在AA6061自由曲面上获得了理想镜面.

关键词：超精密抛光抛光工艺自由曲面铝反射镜镜面

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硬脆材料的旋转超声辅助加工

纳米技术与精密工程 2014年第3期12卷 227-234页

作者：房丰洲倪皓宫虎天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 天津城建大学理学院天津300384

光学玻璃、功能晶体、工程陶瓷等硬脆材料具有高强度、耐高温、耐磨损等优良的物理和机械性能,目前已被广泛应用于航空航天、汽车、军工等领域.但由于这些材料具有较高的硬度和脆性,难以用传统的加工方法进行加工,从而在很大程度上制约... 详细信息

光学玻璃、功能晶体、工程陶瓷等硬脆材料具有高强度、耐高温、耐磨损等优良的物理和机械性能,目前已被广泛应用于航空航天、汽车、军工等领域.但由于这些材料具有较高的硬度和脆性,难以用传统的加工方法进行加工,从而在很大程度上制约了这些材料的进一步推广和应用.旋转超声辅助加工技术由于其特殊的加工性能,具有切削力小、低切削热等优点,适应于各种硬脆材料的加工,因此得到了广泛的应用和迅速的发展,在硬脆难加工材料的制造领域已经占据了重要的地位.本文回顾了旋转超声辅助加工技术的发展历程和特点,介绍了旋转超声辅助加工的机理及工艺设备的研究进展,并对旋转超声辅助加工技术和设备的发展趋势进行了展望.

关键词：旋转超声辅助加工硬脆材料磨削

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旋转超声磨削硬质合金的表面质量实验研究

机械科学与技术 2012年第10期31卷 1584-1587页

作者：赵春阳宫虎房丰洲天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 天津微纳制造技术有限公司天津300457

本文使用4种不同粒度型号的金刚石砂轮分别对硬质合金YG8进行了有、无旋转超声的端面磨削实验,并利用超景深显微镜和白光干涉仪观测了这两种加工方式下的工件表面质量。实验结果表明:当采用粒度号较小的金刚石砂轮时,有旋转超声的工件... 详细信息

本文使用4种不同粒度型号的金刚石砂轮分别对硬质合金YG8进行了有、无旋转超声的端面磨削实验,并利用超景深显微镜和白光干涉仪观测了这两种加工方式下的工件表面质量。实验结果表明:当采用粒度号较小的金刚石砂轮时,有旋转超声的工件表面粗糙度要比无超声时的差;但对于粒度号较大的砂轮,有、无旋转超声所得到的工件表面粗糙度差异并不明显,甚至有旋转超声时的表面质量会略优于无旋转超声时的检测结果。相比于传统加工方式,旋转超声的使用可以明显减小被加工材料表面出现裂纹的几率。

关键词：旋转超声硬质合金表面粗糙度裂纹

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旋转超声加工光纤预制棒预应力深孔

纳米技术与精密工程 2016年第2期14卷 130-133页

作者：段巍宫虎王羿房丰洲天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

熊猫型保偏光纤(PANDA PMF)由于性能优越而得到广泛应用,但其光纤预制棒预应力深孔的加工一直是光纤生产过程中的难点.为避免传统预应力孔加工方式中的缺陷,本文采用自行研制的加工装置进行非接触式旋转超声加工,并进行了对比实验.共设... 详细信息

熊猫型保偏光纤(PANDA PMF)由于性能优越而得到广泛应用,但其光纤预制棒预应力深孔的加工一直是光纤生产过程中的难点.为避免传统预应力孔加工方式中的缺陷,本文采用自行研制的加工装置进行非接触式旋转超声加工,并进行了对比实验.共设计了3组光纤预制棒的深孔加工实验,得到了较优的加工方案,最终实现了直径8.3 mm、深度250 mm的预应力深孔加工.

关键词：熊猫型保偏光纤旋转超声加工光纤预制棒深孔

陶瓷人工髋关节球超精密磨削加工微观纹理形成规律

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光学精密工程 2019年第9期27卷 1926-1934页

作者：宫虎陈芳琪王涛倪皓孙艺嘉天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 天津职业技术师范大学机械工程学院天津300222

陶瓷髋关节球是人工髋关节置换手术中重要的零件之一。为了实现对陶瓷髋关节球高效、高质量的加工,搭建了旋转超声辅助展成球面磨削装置。首先,介绍了旋转超声辅助球面磨削加工的基本原理。接着,针对装置的运动特性建立了磨粒运动学轨... 详细信息

陶瓷髋关节球是人工髋关节置换手术中重要的零件之一。为了实现对陶瓷髋关节球高效、高质量的加工,搭建了旋转超声辅助展成球面磨削装置。首先,介绍了旋转超声辅助球面磨削加工的基本原理。接着,针对装置的运动特性建立了磨粒运动学轨迹方程。结合运动学方程,对加工状态下的磨粒进行了运动学轨迹分析,深入研究了球面微观纹理的成形规律。最后,进行了超声辅助磨削陶瓷人工髋关节球实验。实验结果表明,在刀具转速为3 000 r/min,工件转速为2 011 r/min的加工条件下,面粗糙度平均值为96 nm,线粗糙度平均值为56 nm。当陶瓷球转速和砂轮转速互为质数时,球面表面的纹理分布更加均匀,这为加工参数的优化提供了重要的理论依据。

关键词：超精密加工陶瓷髋关节球磨削旋转超声加工