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纳米颗粒流体润滑的摩擦学特性及其在钛合金攻丝中的应用

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纳米颗粒流体润滑的摩擦学特性及其在钛合金攻丝中的应用

作者：马尊严河南科技学院

学位级别：硕士

TC4钛合金热稳定性好、比强度高、耐腐蚀性强,被广泛应用于航空航天、石油能源、国防军工及生物医疗等领域。但是,钛合金也是一种典型的难加工材料,导热性差、弹性模量低、化学活性高,在切削过程中普遍表现为比切削力大、切削温度高、... 详细信息

TC4钛合金热稳定性好、比强度高、耐腐蚀性强,被广泛应用于航空航天、石油能源、国防军工及生物医疗等领域。但是,钛合金也是一种典型的难加工材料,导热性差、弹性模量低、化学活性高,在切削过程中普遍表现为比切削力大、切削温度高、加工质量差、刀具磨损严重。因此钛合金切削对润滑液性能和润滑方式提出了很高的要求。攻丝是一种常用的中小直径内螺纹加工技术,攻丝过程中刀具在半封闭空间中去除材料,排屑难,润滑介质难以进入加工区域,再加上材料的原因,使切削润滑成为钛合金攻丝的关键技术难题。纳米颗粒流体润滑是一种新型润滑方式,凭借摩擦系数小、润滑性能好和污染小等优势,成为当前摩擦润滑领域的研究和应用热点。为此,本课题将纳米颗粒流体润滑引入到钛合金攻丝加工中来,围绕纳米颗粒润滑液的配制、摩擦学特性及其在钛合金攻丝中的应用开展研究。因此,本课题首先进行了MoS、石墨、WS、AlO和SiO五种纳米颗粒润滑液下的摩擦学试验,通过对摩擦系数、磨损形貌及磨痕宽度进行分析,优选出了适合润滑钛合金的纳米颗粒润滑液,接着围绕攻丝扭矩、螺纹牙型质量、螺纹表面形貌及刀具磨损情况等,研究了纳米颗粒润滑液及振动辅助双外场协同作用下对钛合金攻丝加工的影响规律。主要研究内容如下:(1)纳米颗粒润滑液的配制及性能测量采用分散法配置了15种纳米颗粒润滑液,研究了颗粒种类和含量对颗粒润滑液粘度及润湿性的影响规律。(2)颗粒润滑介质的优选基于往复式摩擦磨损试验,选用钛合金、钨钢球作为摩擦副,进行不同颗粒种类和含量的纳米颗粒流体润滑下的摩擦学试验,并选择无润滑及纯油润滑进行对比试验。通过摩擦系数考察了纳米润滑液的减摩性能,通过磨损表面形貌及磨痕宽度考察了纳米润滑液抗磨性能,并对磨损表面元素及XRD进行分析,讨论了纳米颗粒介质的润滑机理。(3)纳米颗粒润滑液对钛合金攻丝的影响规律采用摩擦学试验中对钛合金润滑效果显著的纳米颗粒润滑液对钛合金攻丝加工进行润滑,并选择无润滑及纯油润滑进行对比试验。首先分析攻丝扭矩、螺纹牙型质量及表面形貌,探究纳米颗粒润滑液的减摩润滑效果;然后观察丝锥表面磨损特征及程度,分析纳米颗粒润滑液对丝锥寿命的影响。(4)纳米颗粒润滑液下钛合金振动攻丝试验研究首先从运动学角度对低频轴向振动攻丝进行理论分析,研究了刀具的磨损机理;然后开展了纳米流体润滑下的钛合金低频振动攻丝试验,通过有无振动下的攻丝扭矩对比,分析了外加振动对纳米颗粒介质导入性的影响。

关键词： TC4钛合金纳米颗粒润滑液摩擦磨损攻丝低频轴向振动

基于涡流冷却与静电润滑的干式钻削攻丝技术研究

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基于涡流冷却与静电润滑的干式钻削攻丝技术研究

作者：张文辉中北大学

学位级别：硕士

金属加工工艺中不可避免地会使用切削液,而切削液的挥发、飞溅和泄漏都会对工作环境和人员健康产生不利影响,静电干式切削技术是对传统金属加工工艺的一次革新,通过静电发生装置使空气离子化、臭氧化,通过这些气体与工件表面接触,达到... 详细信息

金属加工工艺中不可避免地会使用切削液,而切削液的挥发、飞溅和泄漏都会对工作环境和人员健康产生不利影响,静电干式切削技术是对传统金属加工工艺的一次革新,通过静电发生装置使空气离子化、臭氧化,通过这些气体与工件表面接触,达到降温、润滑的目的,在提高工件品质的同时减少了污染物质的排放,对于我国双碳目标的实现具有积极的推动作用。本文提出一种基于涡流冷却与静电润滑的干式钻削攻丝技术,通过涡流冷却刀具与工件表面的温度,通过电离在加工面形成臭氧层实现润滑,采用理论计算、有限元仿真和试验技术对提出的静电涡流辅助加工方法进行验证,具体工作如下:首先,在分析干式切削原理的基础上,提出了一种静电涡流管结构,将静电发生装置与涡流管集成于一体,通过涡流对刀具钻削面进行降温,通过电离产生的臭氧实现钻削面的润滑。其次,根据选配的涡流管对静电发生装置进行了设计与分析,对电极总成设计了针-环电极结构和双环电极结构。通过COMSOL仿真软件对两种电极结构的的电场与流场进行分析,仿真结果表明针-环电极结构的峰值场强比双环电极结构峰值高92%,并且确定了电极结构参数。随后对所设计的静电涡流钻削攻丝系统分别从放电效果、电离温度、臭氧浓度等方面进行分析。放电效果结果表明钨针-环结构产生的电场均匀、稳定;电离温度表明钨针-环结构产生的温度最大;臭氧浓度测量结果表明当进气流量为20L/min,驱动电压为6k V,系统产生的臭氧浓度达到峰值34.5ppm。最后对静电涡流干式钻削攻丝系统进行钻削攻丝试验,结果表明所设计的涡流冷却静电润滑干式钻削攻丝技术在切削效应、冷却效果、刀具磨损以及切屑形态等方面均优于纯干式钻削攻丝技术。所设计的基于涡流冷却与静电润滑的干式钻削攻丝技术可以用于6系铝材的钻削攻丝工艺。

关键词：静电润滑涡流冷却仿真设计钻削攻丝

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数控车床过载保护式攻丝夹具的设计

装备机械 2023年第4期 45-51页

作者：张延西门子(天津)传动设备有限责任公司天津300384

在分析各种攻丝方法的基础上,结合数控车床特点,设计了一种应用于普通平床身数控车床的过载保护式攻丝夹具。介绍了这一攻丝夹具的结构和工作原理,进行了校核计算,分析了使用方法,并编制了攻丝程序。这一攻丝夹具在普通车床攻丝夹具的... 详细信息

在分析各种攻丝方法的基础上,结合数控车床特点,设计了一种应用于普通平床身数控车床的过载保护式攻丝夹具。介绍了这一攻丝夹具的结构和工作原理,进行了校核计算,分析了使用方法,并编制了攻丝程序。这一攻丝夹具在普通车床攻丝夹具的基础上增加弹性伸缩装置与弹性过载保护装置,能够使丝锥在需要时进行轴向位移补偿,有效防止丝锥折断与乱牙。应用这一攻丝夹具,生产成本低,自动化程度及加工精度高,并具有较强的柔性。

关键词：数控车床过载保护攻丝夹具设计

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汽车后桥壳垫盘攻丝设备研制

汽车工艺师 2023年第3期 53-55页

作者：王金兴辽宁曙光汽车集团股份有限公司辽宁丹东

介绍了后桥壳垫盘攻丝设备的组成,重点对攻丝设备的定位工作台、电动攻丝模块、夹紧机构、冷却系统及控制系统等组成五个方面的设计进行阐述。后桥壳垫盘攻丝设备的研制极大提高了后桥壳产品的质量和生产效率。

关键词：后桥壳垫盘攻丝

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心轴攻丝浮动防断丝锥夹具设计

纺织器材 2023年第3期50卷 26-27,48页

作者：邹友民肖国华唐京衡阳鸿宇机械制造有限公司湖南衡阳421001

为了提高特种轴承加工合格率、降低加工成本,针对心轴攻丝合格率低、丝锥易断等问题,设计一种心轴攻丝浮动防断丝锥夹具,以HQY2632型压轮轴承心轴攻丝为例介绍其工作原理及设计要点。指出:浮动防断丝锥夹具结构简单,螺纹加工精度高,能... 详细信息

为了提高特种轴承加工合格率、降低加工成本,针对心轴攻丝合格率低、丝锥易断等问题,设计一种心轴攻丝浮动防断丝锥夹具,以HQY2632型压轮轴承心轴攻丝为例介绍其工作原理及设计要点。指出:浮动防断丝锥夹具结构简单,螺纹加工精度高,能实现攻丝过程的自动化,解决自动攻丝时因堵屑、不同轴、表面粗糙度差、攻丝过头等原因产生断丝锥问题;应用该浮动防断丝锥夹具,攻丝后螺纹加工合格率提高至99.9%,丝锥使用寿命延长,加工效率提高约10%。

关键词：特种轴承心轴丝锥攻丝防断丝锥夹具

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攻丝编程技术在实际加工中的应用

机床与液压 2012年第10期40卷 49-52页

作者：夏天陈乃峰四平职业大学机械工程学院吉林四平136002

由于攻丝编程与普通轮廓编程存在明显的差异,以及机床控制器本身也对攻丝编程有一定的制约,因此编程员在实际操作中往往会遇到各种问题。通过理论研究并结合实际应用,给出在CNC机床上应用攻丝技术加工螺纹孔时的一些关键性问题的具体解... 详细信息

由于攻丝编程与普通轮廓编程存在明显的差异,以及机床控制器本身也对攻丝编程有一定的制约,因此编程员在实际操作中往往会遇到各种问题。通过理论研究并结合实际应用,给出在CNC机床上应用攻丝技术加工螺纹孔时的一些关键性问题的具体解决方法。

关键词：攻丝编程技术实际应用

PVD微合金化涂层AlTiSiXN在C70S6材料连杆攻丝中的应用

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工具技术 2016年第8期50卷 70-72页

作者：邬本祥彭新海徐启明徐和平成都成量工具集团有限公司

采用多米诺PVD涂层技术在钴高速钢丝锥M8上进行PVD涂层。选择Ti N、Al Ti Si XN涂层并对涂层丝锥进行性能测试。结果表明,连杆材料C70S6的攻丝加工宜选择耐磨性更好的微合金化涂层Al Ti Si XN,可获得较好的切削性能和寿命。

关键词：物理气相沉积微合金化涂层连杆攻丝

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攻丝臂助力小车间完成大任务

数控机床市场 2019年第3期 84-87页

作者：周淞(编译) 不详

自从有了这个攻丝臂后,Little Enterprises不再需要对数控机床进行攻丝编程。即便机床攻丝能力优秀,从编程、放置螺纹、攻丝到切换部件,还是很耗时。

关键词：攻丝车间数控机床编程螺纹

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面向钴孔攻丝机运动控制系统的软件设计

面向钴孔攻丝机运动控制系统的软件设计

作者：李笑平电子科技大学

学位级别：硕士

随着中国制造在世界上的地位不断深入和稳固,大量的机械加工和产品制造在全国各个不同的地区完成。目前除了国有大型企业外,出现了许多外包型小微企业,他们是大中型加工企业生产链中,利润最低、耗费劳动力最多的相关工序主要解决完成的... 详细信息

随着中国制造在世界上的地位不断深入和稳固,大量的机械加工和产品制造在全国各个不同的地区完成。目前除了国有大型企业外,出现了许多外包型小微企业,他们是大中型加工企业生产链中,利润最低、耗费劳动力最多的相关工序主要解决完成的组成部分。在这些小微企业中,大量的人力在完成钻孔、攻丝、去毛刺等钳工工序内容。随着先进制造工艺的出现,加工制造利润的降低,传统加工制造的小微企业已经很难生存,故本论文针对当前现状,为小微企业设计一种低成本的加工设备——经济型钻孔攻丝机的控制系统。本论文以钻孔、攻丝类手动操作设备为对象进行设计和改造,提出面向钻孔、攻丝机的运动控制系统。本文对基于单片机、ARM、PC以及PLC等运动控制系统的研究,最终以基于PLC为载体的运动控制系统进行设计,对面向钻孔攻丝的运动控制系统进行了系统的研究和设计。首先本文在文献阅读阶段查阅了国内外相关技术的研究状况,发现在各行业中都有关于运动控制的技术描述,但是没有专门针对钻孔攻丝机进行运动控制的解决方案。其次通过对现有技术的研究,在本论文中比选了基于单片机、ARM、PC等相关技术的解决方案。通过对稳定性,开发成本,开发难度等因素对比讲述该系统的设计过程。阐述了伺服电机的选型,通过对被控对象初步的设想和计算,对控制系统的参数进行了设计,并选定了伺服系统和伺服电机。最后通过了硬件系统的确定,设计了运动控制系统的电气控制系统。以PLC为控制系统核心的设计方法,简化了一般辅助控制电路的线路,使控制系统实现了模块化。在完成以上基础工作后,设计了基于PLC的运动控制系统软件和对应的人机界面,使被控对象图形化操作,完成了运动控制系统的需求。通过以上的研究过程,设计了钻孔攻丝机的运动功能模块和操作图形模块,并结合控制软件形成了一个完整的PLC运动控制系统。

关键词： PLC 单片机运动控制系统钻孔攻丝