浅析如何提高机械加工表面粗糙度

表面粗糙度是机械加工中衡量加工质量的重要因素。表面粗糙度对零件和机器有着重要的意义,但由于工件材料、切削加工方式、表面硬化等原因,造成了表面粗糙度值提高。为此本文通过工艺规程、刀具参数、强化方式等不同角度,来阐述提高表面加工质量的方法。     

7075-T6铝合金单向超声振动车削表面质量及形貌特征

对7075-T6铝合金试件采用普通切削(CT)和振动切削(UVC)加工方法进行了加工实验,分析了2种切削加工方法在不同参数下对铝合金试件加工表面粗糙度的影响.试验研究结果表明:在相同的进给量和切削深度情况下,随着车削速度的变化,普通切削获得的加工表面粗糙度先减小后增大再减小,但随着转速的增大进入高速切削后,工件表面粗糙度值逐渐趋于稳定;随着进给量的增加超声振动硬车削与普通硬切削加工表面粗糙度都呈上升趋势,超声振动切削表面粗糙度较小;在切削速度、进给量相同的条件下,普通硬质切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加而增加,而超声振动切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加先减小后增加.通过对获得实验数据的分析以及对车削加工获得的加工表面显微形貌的观测,证实了超声振动加工在难加工材料加工中的优势.     

典型机械加工表面形貌统计参数分析

为得到粗糙接触表面接触模型的计算参数,开展了典型机械加工表面的统计参数分析与研究.采用表面轮廓仪测量了典型加工方法下得到的不同粗糙值的表面形貌数据,根据ISO 11562标准,使用零相移高斯滤波对表面轮廓进行处理得到表面粗糙度数据;基于三次样条曲线拟合的方法和凸峰独立的原则,提出一种新的凸峰定义方法,分析拟合后的数据得到表面凸点的高度分布函数、凸点平均半径和密度等接触模型计算参数.分析结果表明:粗糙度参数对高度分布函数、凸点平均半径和密度均有显著的影响,而加工方法对平均曲率半径影响较小,对高度分布函数和密度影响较大.     

TiC涂层微磨具磨削表面质量影响因素

对钠钙玻璃进行磨削实验,研究了磨削参数对加工后钠钙玻璃表面粗糙度和形貌的影响.探讨了不同涂层微磨具磨削后已加工表面形貌和不同冷却条件下表面的粗糙度.实验结果表明:随磨削速度的增加,磨削深度和进给速度减小,已加工表面粗糙度减小,表面形貌更光滑、质量更好.在不同冷却条件下,湿磨已加工表面粗糙度值更低,表面质量更好.相同粒度的CBN微磨具和金刚石微磨具相比,金刚石涂层微磨具加工表面质量更好,更适宜对玻璃等硬脆材料进行磨削加工.     

煤表面结构介观表象的原子力显微镜(AFM)观测

针对煤复杂的表面结构,运用原子力显微镜(AFM)观测介观尺度下煤表面特征的研究方法,对煤表面形貌进行了初步观测,获得煤样的二维和三维表面形貌图,并进行了煤表面的粒度、粗糙度及功率谱分析.分析结果表明:幅度参数是表征煤样表面粗糙度的特征参数之一;利用功率谱密度有助于分析煤表面的分形特征,将AFM用于煤的表面结构特征研究,为研究煤表面介观特征提供了新的研究方法.     

FeCoNiCrMo高熵合金磨削机理及表面粗糙度

针对FeCoNiCrMo高熵合金进行平面磨削实验,研究其材料去除机理,分析不同磨削参数对磨削表面粗糙度和表面形貌的影响规律.研究采用不同砂轮磨削的试件表面形貌,并探讨干磨和湿磨条件下磨削表面粗糙度的变化规律.实验结果表明:FeCoNiCrMo高熵合金磨削过程满足塑性材料去除机理;随磨削速度增大,进给速度和磨削深度减小,磨削表面粗糙度值减小,表面形貌更加平整;与采用电镀砂轮磨削的试件相比较,采用树脂结合剂砂轮磨削的试件表面粗糙度值更低,表面形貌更好;与干磨试件相比较,湿磨的试件表面粗糙度值更低,表面质量更好.     

不同退火温度下ZnO薄膜表面形貌的演变及粗化机制

采用磁控溅射方法在Si(001)制备ZnO薄膜,利用原子力显微镜对不同退火温度的ZnO薄膜表面形貌进行表征.结果表明:薄膜的微观形貌、表面粗糙度和分形维数取决于退火温度的变化.在退火温度从室温上升到1000℃过程中,薄膜表面粗糙度逐渐降低,700℃降至最小,而后又迅速粗糙.探讨了不同退火温度下薄膜表面的粗糙机理.     

固结磨料研磨蓝宝石的表面粗糙度模型

表面粗糙度是衡量工件加工质量的重要判定指标。通过分析磨粒的形貌特征,对固结垫表面的有效磨粒进行识别,建立固结磨料研磨蓝宝石的表面粗糙度模型。开展了不同粒径和不同压力条件下的固结磨料研磨蓝宝石的实验研究,对比分析了不同粗糙度模型下实验和模拟结果。结果表明:采用图像识别方法能够精确测算固结磨料垫表面的有效磨粒数,采用图像识别技术测算的表面粗糙度数值与实验结果更为接近,利用该模型能够有效预测固结磨料研磨蓝宝石的表面粗糙度,对于设计工艺路线及优化工艺参数具有重要意义。     

基于白光干涉泥岩表面形貌试验研究

基于白光干涉法,以泥岩作为研究对象,对泥岩抛光表面形貌进行了测定,并采用统计学方法和分形几何方法对泥岩抛光表面形貌二维图像的粗糙度和分形维数进行了分析。结果表明:统计学方法得到的粗糙度参数反映的是泥岩抛光表面局部形貌,不具有唯一性;分形几何法得到的分形维数是岩石表面形貌的固有参数,不依赖于测定仪器的分辨率和取样长度,具有唯一性。     

微犁削成形金属表面的微观形貌特征

综合粗糙度和分形维数两种评价方法对微犁削成形金属表面的微观形貌进行分析,研究微沟槽表面形貌特征及加工参数对其的影响规律.研究表明:微犁削沟槽表面不同位置的轮廓分形维数和轮廓粗糙度均符合特定统计规律,且轮廓分形维数平均值和轮廓粗糙度平均值存在较强的正相关性;在一定的加工参数范围内,槽深的增大和加工进给量的减小使沟槽表面轮廓分形维数和轮廓粗糙度的均值上升.文中还基于实验数据,利用改进的W-M分形函数建立了描述上述形貌特征的微犁削沟槽表面数字化模型,为微犁削成形表面功能结构的仿真与主动设计奠定了基础.     

水力侵彻铝合金表面致损形态及粗糙度演化特征

为揭示水力侵彻铝合金致损形态及粗糙度演化特征,以提高水力加工铝合金表面质量及形态控制水平。提出了一种基于3D图像处理技术的非接触粗糙度表征方法,结合水力侵彻铝合金表面破坏形貌,研究了铝合金的区域性破坏机理,量化了各致损形态的动态演化过程;通过综合反映粗糙度多维参数指标,研究了水力侵彻铝合金表面粗糙度的分布及演化特征。研究结果表明:水力侵彻铝合金致损形态可分为断裂区,损伤形变区及塑性扩展区,侵彻面粗糙度沿射流径向整体呈"增-减-稳"的三阶演化趋势,粗糙度的离散性和波动性沿射流径向逐渐降低,粗糙度峰值与水力冲击时间有显著正相关性,水力持续冲击作用下侵彻面粗糙度分布概率的集中性呈渐增趋势。     

Influence of the roughness and shape of quartz particles on their flotation kinetics

Surface roughness and shape play an important role on the behavior of particles in various processes such as flotation. In this research, the influence of different grinding methods on the surface roughness and shape characteristics of quartz particles as well as the effect of these parameters on the flotation of the particles was investigated. The surface roughness of the particles was determined by measuring their specific surface area via the gas adsorption method. The shape characteristics of the particles were measured and calculated by images obtained by scanning electron microscopy via an image analysis system. The flotation kinetics was determined using a laboratory flotation cell. The results showed that the particles of rod mill products have higher roughness and elongation ratio and lower roundness than the particles of ball mill products. The flotation kinetics constant of the particles increased with their surface roughness increasing. Particles with higher elongation and lower roundness indicated higher floatability. In addition, the influence of the surface roughness on the flotation kinetics was greater than that of shape parameters.     

超声表面滚压加工参数对40Cr表面粗糙度的影响

研究了超声表面滚压加工各种加工参数对供货态40Cr轴表面粗糙度的影响。采用表面粗糙度分析仪对初始及加工表面进行测定,并使用显微硬度计测量该技术对40Cr表层沿深度方向的硬化作用。试验结果表明：超声表面滚压加工技术能显著降低车削的加工痕迹,改善金属材料的表面质量;各工艺参数对试样表面粗糙度均有一定影响,并产生不同程度的表层硬化作用;并且给出了各工艺参数的合理范围,试样的表面粗糙度值可降低至0.2μm以下。     

刀具磨损对表面粗糙度的影响与对策

镍基合金材料在600℃以上高温中具有高强度,抗氧化性及耐腐蚀性的优良性能,常常用于航空,核电等重要领域。在对其切削加工时,一般采用冷风切削技术。也就是在对镍基高温合金材料等类似工件材料切削时,使用-30℃-60℃的低温冷风喷射到切削区,同时使用微量的植物油代替润滑剂,达到控制高速切削时切削区温度的目的,从而有效减小刀具刃的磨损,进而减少表面粗糙度。本文阐述通过设置不同的切削实验条件,对高温合金材料进行高速切削,分析不同条件下刀具刃磨损情况,并就刀具磨损的深浅程度对加工件表面粗糙度的不同影响进行分析。     

轴向超声振动辅助钻削机理与试验研究

针对传统钻削过程中经常出现断屑、排屑困难以及加工质量差等问题, 提出了轴向超声振动辅助钻削加工方法,并研究了其运动特性和断屑机理.利用自行设计的轴向超声振动辅助钻削系统对45号钢进行了传统钻削与轴向超声振动辅助钻削的对比试验.从孔的粗糙度、表面微观形貌、切屑形态等方面进行研究.结果表明,相对于传统钻削,轴向超声振动辅助钻削能有效降低孔表面粗糙度,改善孔表面微观形貌.另外,对试验结果进行方差分析,结果显示主轴转速和超声振幅对孔表面粗糙度有显著影响,其中当振幅在20μm,主轴转速在450r/min时加工效果最好.     

超镜工程表面的相位粗糙度

本文提出了超镜工程表面相位粗糙度的概念。它是介于工程镜面与理想镜面之间的一个新的表面层次,其表面的几何状态,对表面的力、热、电、光学性质都有明显的影响。文中分析了表面层的几何结构,并把它的表面粗糙度看成是一个统计参数。从表面微观分析,讨论了微粒子束在反射复场内的相关函数,从而导出了相位粗糙度与表面反射系数的关系表达式。     

水滴撞击固体表面实验研究

为了研究水滴撞击固体表面的影响因素,利用高速摄影仪记录了水滴撞击不同固体表面的形态变化过程,记录速度为2000f/s.实验是在常温大气环境中进行的,水滴的初始直径固定在(1.8±0.05)mm.对不同材料和不同表面粗糙度的固体表面以及不同撞击角度进行了实验观察,并采用图像处理技术获得不同条件对液滴撞击固体表面行为的影响.实验结果表明:不同固体表面、不同表面粗糙度和撞击角度对液滴撞击固体表面后的润湿行为有非常显著的影响.随着We由50增大到300,液滴撞击在非润湿性表面上会出现部分反弹、反弹甚至飞溅现象;相同固体表面的表面粗糙度增大使撞击过程的接触角变小.     

CNC平面浮雕工艺参数对木制部件表面粗糙度的影响

计算机数字控制机床(CNC)平面浮雕雕刻是批量加工实木家具及实木工艺品的普遍方式,在实际生产加工中,大多凭借工人的经验,没有精确的数据设定参数,加工过程会增加损耗.通过正交试验L25(56)分析树种、刀尖直径、雕刻深度、X轴进给速度、路径间距、纤维方向与X轴夹角对雕刻质量的影响,利用3D激光轮廓扫描仪检测加工的木制部件表面粗糙度.结果表明:路径间距对浮雕产品的表面粗糙度和加工效率影响较大,其次是纤维方向与X轴夹角、刀尖直径,进给速度和雕刻深度对加工表面粗糙度影响较小.