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磁力牵引纳米润滑剂微量润滑磨削力模型与验证 被引量：1
1
作者 崔歆 李长河 +4 位作者 张彦彬 杨敏 周宗明 刘波 王春锦 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期323-337,共15页
磨削是获得航空航天难加工材料高表面质量和加工精度不可或缺的方法,尤其是以大切削弧长为特点的高效率磨削在航空航天领域获得广泛的应用。但是,润滑剂在大切削弧长工件/磨粒界面牵引动力不足,导致浸润性能和冷却润滑缺失、工件表面完... 磨削是获得航空航天难加工材料高表面质量和加工精度不可或缺的方法,尤其是以大切削弧长为特点的高效率磨削在航空航天领域获得广泛的应用。但是,润滑剂在大切削弧长工件/磨粒界面牵引动力不足,导致浸润性能和冷却润滑缺失、工件表面完整性恶化。基于此,提出磁力牵引纳米润滑剂微量润滑磨削新工艺,但磁场作用下的磁性纳米润滑剂微界面浸润动力学尚不明确,磁场力赋能作用下的磨削力模型尚未建立。首先,揭示磨削区磁力牵引润滑剂输运动力学规律,建立磁场作用下的润滑剂浸润速度与流量模型。其次,提出基于截角六面体磨粒几何模型的砂轮建模方法,揭示单颗磨粒力学行为并建立切削力数学模型。最后,进行磁力牵引纳米润滑剂微量润滑磨削钛合金磨削力模型的实验验证。结果表明,磁力牵引纳米润滑剂微量润滑磨削新工艺能显著提升润滑剂浸润速度和流量,相比无磁场,磁场强度为5×10^(5) A/m时法向和切向磨削力分别降低31.8%和74.3%;磨削力预测值与试验值吻合度较好,切向和法向磨削力最小平均偏差分别为9.2%和5.7%。研究为磁力牵引纳米润滑剂微量润滑磨削提供理论依据,为难加工材料的大弧长磨削的高表面完整性要求提供技术支持。 展开更多
关键词 磨削 磁性纳米润滑剂 磁力牵引 动力学行为 力学模型
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端面铣削工件表面粗糙度数学模型与实验验证 被引量：1
2
作者 刘德伟 许芝令 +5 位作者 李长河 秦爱国 刘波 张彦彬 Yusuf Suleiman Dambatta 安庆龙 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期125-139,共15页
目的针对多种表面粗糙度影响因素的耦合作用使轮廓形成机理不清,导致表面粗糙度数学模型存在表面质量智能管控工业应用预测精度不足的技术难题,建立端面铣削工件表面粗糙度数学模型。方法首先,基于加工运动学机理和刀具几何学分析端面... 目的针对多种表面粗糙度影响因素的耦合作用使轮廓形成机理不清,导致表面粗糙度数学模型存在表面质量智能管控工业应用预测精度不足的技术难题,建立端面铣削工件表面粗糙度数学模型。方法首先,基于加工运动学机理和刀具几何学分析端面铣削工件表面轮廓形成机理,建立考虑刀具跳动的工件表面轮廓模型以及轮廓高度偏差关于铣削力的补偿函数,并通过卷积神经网络(Convolution Neural Network,CNN)进行解析。其次,建立端面铣削表面粗糙度数学模型。最后,进行可转位面铣刀端面铣削ZG32MnMo的实验验证,分别采集轮廓数据与铣削力信号,建立以铣削力为输入、轮廓高度偏差数据为输出的铣削数据集,训练卷积神经网络解析轮廓高度补偿值并验证理论模型的准确性,对比分析考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型与CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型的精度。结果CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型对加工重叠区与非重叠区内沿刀具进给方向的轮廓算术平均偏差Ra的预测误差分别为18.71%和14.14%,与考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型相比,精度分别提高了10.61%和32.83%,CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型对轮廓单元的平均宽度R_(sm)和支承长度率R_(mr(c))的预测结果与实验值吻合。结论考虑刀具跳动以及动态铣削力耦合作用边界条件的表面粗糙度数学模型能够有效预测端面铣削表面粗糙度,可为在质量管控工程中的应用提供理论指导与技术支撑。 展开更多
关键词 铣削 轮廓形成机理 表面粗糙度 铣削力 刀具跳动 卷积神经网络
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光学微透镜阵列成像质量预测和测量 被引量：1
3
作者 卫劲锋 王海龙 +1 位作者 杜雪 王素娟 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期64-74,共11页
为了研究微透镜阵列成像质量的影响因素,针对慢刀伺服加工和紫外(UV)光固化工艺制备的微透镜阵列,引入微透镜阵列镜片的误差,建立基于Zemax光学软件的光学微透镜阵列成像仿真模型,分析透镜单元的高度、曲率半径、入瞳直径等误差对微透... 为了研究微透镜阵列成像质量的影响因素,针对慢刀伺服加工和紫外(UV)光固化工艺制备的微透镜阵列,引入微透镜阵列镜片的误差,建立基于Zemax光学软件的光学微透镜阵列成像仿真模型,分析透镜单元的高度、曲率半径、入瞳直径等误差对微透镜阵列成像质量的影响。搭建光学测试平台对评价微透镜阵列成像性能的光学参数进行检测,包括各透镜单元的焦斑大小、位置误差及其焦距值,并利用点扩散函数(PSF)曲线的半峰全宽值对光场成像结果进行成像质量评价,测量得到微透镜阵列的焦距标准误差为0.12 mm。将测量结果与仿真结果相比,可得PSF曲线的半峰全宽值误差在12%左右,证明了仿真模型的准确性。利用仿真和实验的方法建立了微透镜阵列镜片误差与其光学成像质量之间的关系,这可为基于功能实现的光学微透镜阵列的超精密加工工艺提供理论基础和指导。 展开更多
关键词 成像系统 微透镜阵列 ZEMAX 成像质量 光学性能
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纳米生物润滑剂微量润滑磨削性能研究进展 被引量：1
4
作者 宋宇翔 许芝令 +5 位作者 李长河 周宗明 刘波 张彦彬 Yusuf Suleiman Dambatta 王大中 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1-19,I0005,共20页
微量润滑是针对浇注式和干磨削技术缺陷的理想替代方案,为了满足高温高压边界条件下磨削区抗磨减摩与强化换热需求,进行了纳米生物润滑剂作为微量润滑的雾化介质探索性研究。然而,由于纳米生物润滑剂的理化特性与磨削性能之间映射关系... 微量润滑是针对浇注式和干磨削技术缺陷的理想替代方案,为了满足高温高压边界条件下磨削区抗磨减摩与强化换热需求,进行了纳米生物润滑剂作为微量润滑的雾化介质探索性研究。然而,由于纳米生物润滑剂的理化特性与磨削性能之间映射关系尚不清晰,纳米生物润滑剂作为冷却润滑介质在磨削中的应用仍然面临着严峻的挑战。为解决上述需求,本文基于摩擦学、传热学和工件表面完整性对纳米生物润滑剂的磨削性能进行综合性评估。首先,从基液和纳米添加相的角度阐述了纳米生物润滑剂的理化特性。其次,结合纳米生物润滑剂独特的成膜和传热能力,分析了纳米生物润滑剂优异的磨削性能。结果表明,纳米生物润滑剂优异的传热和极压成膜性能显著改善了磨削区的极端摩擦条件,相比于传统微量润滑,表面粗糙度值(Ra)可降低约10%~22.4%。进一步地,阐明了多场赋能调控策略下,磨削区纳米生物润滑剂浸润与热传递增效机制。最后,针对纳米生物润滑剂的工程和科学瓶颈提出了展望,为纳米生物润滑剂的工业应用和科学研究提供理论指导和技术支持。 展开更多
关键词 磨削 微量润滑 纳米生物润滑剂 多场赋能 表面完整性 理化特性
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微结构自由曲面的超精密单点金刚石切削技术概述 被引量：31
5
作者 李荣彬 孔令豹 +3 位作者 张志辉 杜雪 陈新 刘强 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第19期144-155,共12页
回顾了超精密加工技术的发展,主要包括超精密加工设备的开发历程,以及超精密单点金刚石切削技术基础,并对微工程技术作一简要介绍;重点论述微结构自由曲面的微纳切削技术,包括单点金刚石车削(Single point diamond turning,SPDT),快刀... 回顾了超精密加工技术的发展,主要包括超精密加工设备的开发历程,以及超精密单点金刚石切削技术基础,并对微工程技术作一简要介绍;重点论述微结构自由曲面的微纳切削技术,包括单点金刚石车削(Single point diamond turning,SPDT),快刀伺服加工(Fast tool servo,FTS),金刚石微凿切(Diamond micro chiseling,DMC),光栅铣削等技术。指出微结构自由曲面测量领域面临的挑战和存在的问题,包括接触式测量和非接触式测量。通过几个典型微结构自由曲面的加工及测量的应用进行举例说明;最后介绍我国在超精密加工机床领域内的研制情况,展望了超精密切削技术未来发展趋势。 展开更多
关键词 微结构自由曲面 超精密加工 精密测量 切削机理 机床设备
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基于超精密复眼加工的光场成像研究 被引量：8
6
作者 陈增源 李莉华 +2 位作者 李荣彬 袁伟 刘亚辉 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第17期50-57,共8页
复眼透镜是光场成像系统中的关键光学元件。提出一种针对复眼透镜的新型设计加工方法:该设计方法可根据不同的相机参数,优化复眼透镜的设计参数,提高成像质量;该加工方法主要包含超精密车削加工和模压注塑两道工艺,并对车削加工工艺进... 复眼透镜是光场成像系统中的关键光学元件。提出一种针对复眼透镜的新型设计加工方法:该设计方法可根据不同的相机参数,优化复眼透镜的设计参数,提高成像质量;该加工方法主要包含超精密车削加工和模压注塑两道工艺,并对车削加工工艺进行了改良。在光场相机的基础上,对光场成像中合成孔径以及数字重聚焦等关键问题进行了深入探讨。试验结果表明,设计加工的复眼透镜阵列具有较高的精度和较好的一致性,可有效实现光场成像的核心功能。 展开更多
关键词 复眼透镜 超精密加工 光场成像
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