弹性发射加工的研究现状

弹性发射加工的研究现状

33.1tsu产业用超精密研磨法弹性跟踪加工（em）是一种非常精确的研磨方法，可以获得较高的加工精度和较低的表面粗糙度。日本的TSUWAEEM技术采用浸液工作方式,使粉末粒子作用在工件表面,并与工件表面的第一层原子发生牢固结合。而第一层与第二层的原子结合能低,当粉末粒子移去时,第一层原子和第二层原子相分离,实现原子单位的极微小量的弹性破坏,达到材料的表面纳米去除加工。EEM技术已广泛应用于半导体材料的纳米级加工,加工后工件表面层无塑性变形,不产生晶格转位等缺陷3.2磨料软微胶囊的超精密加工磁流体研磨是利用磁性流体所具有的液体流动性和磁性材料的磁性以及外磁场的作用,来保持磨料与工件之间产生相对运动而达到研磨和光整工件表面的一种精加工新技术。它能高效、快速地对各种材料、尺寸和结构的零件进行超精密加工,是一种投资少、效率高、用途广和质量好的研磨加工方法。工作原理如图9所示研磨时,在两极和工件的间隙加入磁性磨粒,在磁场作用下被磁化的磨料沿磁力线方向形成整齐排列的刷子状磨料流——“磨料软刷子”。当工件回转并作轴向振动时,“磨料软刷子”就对工件表面进行研磨和光整加工。目前,磁流体研磨主要用于信息机械和精密机械高功能元件的加工,也可以加工自由曲面,如轴承的内/外滚道、滑阀、齿轮泵、印刷电路板、模具、仪表齿轮、表壳和叶片等。3.3机械振动振幅扩超声波研磨是利用超声波发生器产生高频电振荡,通过换能器将高频电振荡转换为机械振荡,再通过变幅杆将机械振荡振幅扩大,用合适的连接杆将变幅杆与工具或工件连接起来,从而使工具或工件产生高频振动。当研具或工件施以超声振动时,研具与工件之间的磨料将被动产生高频振动冲击工件表面,除去或改造工件表面的上道加工工序遗留的变质层,并使工件加工表面形成新的变质层,从而对工件表面进行研磨。研磨原理如图10所示3.4保持架中颗粒磨料研磨法动压浮起平面研磨是一种非接触研磨。带有平面和斜面的研磨圆盘在油液中旋转时会产生动压力,把保持架中的工件浮起,此时油液中的微粒磨料对工件进行研磨。其工作原理如图11所示。动压浮起平面研磨能够加工出平面度很高的工件表面,没有端面塌边及变形缺陷,因此,它主要用于超精密研磨半导体基片、各种结晶体和玻璃基片,可多片同时进行加工。3.5轴的夹具的使用罗斯勒嵌入式研磨是一种光饰加工工艺。其工作原理是将工件固定在高速旋转轴的夹具上,然后被嵌入浸没在装满磨料的槽中,当工件在磨料中运动(转轴除了旋转还可以做垂直往复运动及偏心轨道的移动)时就能起到研磨和光整作用。加工时不允许工件相互磕碰,可用于工件的精密研磨及去毛刺加工。3.6带波动研磨拖动式研磨拖动式研磨适用于平齿齿轮或有内齿的金属成形工具、工件以及经过机加工的涡轮叶片。3.7柔性研磨电解磁力研磨是在磁性磨料中加入一定比例的电解液,把工件放置在磁极间,在磁场力作用下,并由磁性磨料形成如刷子一样的研磨刷,以一定的压力压向工件表面,在机床主轴的带动下磨料和工件产生相对运动,实现磨料对工件的柔性研磨。同时,在外加电场的作用下,工件表面将发生电化学反应,因为工件接正极,工件表面凸凹不平的凸出部位被迅速溶解,在磨削和电解共同作用下,工件表面被迅速整平。数控电解磁力研磨原理如图12所示3.8复合式微细加工精密砂带研磨是采用微细磨料砂带,并在工艺上与特种加工工艺相结合,以磨料振动冲击滑擦工件表面的一种复合式微细加工,适用于研磨各种曲面3.9微粉表面粗糙度砂轮喷射加磨砂轮约束磨粒喷射是采用磨料喷射的光整加工,利用高速旋转的砂轮作为带动和拖曳磨粒的工具,同时作为磨粒流束边界的约束,就可获得一种既保持或获得高的表面形状精度,又能高效地获得具有表面粗糙度砂轮约束磨粒喷射精密光整加工是在完成工件磨削后,砂轮停止切入进给,并将微粉磨粒与流体介质的混合液注入磨削区,如图14所示。当磨料流注入砂轮和工件间的楔形间隙时,就形成了流体动压油楔现象,形成三维速度场与压力场,磨粒流体借助砂轮旋转以及在离心力、流体压力场与速度场的作用下获得能量,在砂轮的边界约束作用下,在砂轮、工件接触区附近完成对工件的微量去除4超精密研磨研抛设备在超精密加工技术方面处于领先地位的国家有美国、英国和日本。我国从20世纪80年代初期开始研究超精密加工技术,主要的研究单位有北京机床研究所、中国航天精密机械研究所、哈尔滨工业大学、中国科学院长春光机所应用光学重点实验室、浙江工业大学和东北大学等Jeong-DuKim,Min-SeogChoi和TakeoShinmura,ToshioAizawa等人专门研究了圆柱面的研磨加工。杉浦修等人研究采用磁力研磨法加工圆柱面的研磨机取得了较好的效果。我国也有一些学者从事圆柱面研磨加工的研究,天津大学的邓广敏等人专门研究了陶瓷圆柱面的研磨,周俊研究了主轴套筒的研磨,朱长茂研究了高精度小轴的研磨加工。日本的ToshirohKaraki-dog等人还研究了双面研磨加工工艺,为双面研磨的应用创造良好的条件。一些学者专门研究将双面研磨技术应用于加工硅片,并成功地应用于生产。由于陶瓷的应用日益广泛,研磨是陶瓷精密和超精密加工的一种非常重要的加工方法,不仅国外有人专门研究陶瓷的研磨加工技术,而且我国学者也在这一领域作了许多研究工作,如浙江工业大学的袁巨龙等人对氮化硅陶瓷球的研磨加工,以及功能陶瓷研磨等超精密加工技术展开了深入的研究,取得了很好的成果。日本的隈部淳一朗在国内,哈尔滨工业大学精密工程研究所的潘洪平、梁迎春清华大学教授王先逵等人研究超声波砂带研抛,用氧化铝砂带研抛45钢作实验,对实验结果进行分析论证,得出超声波砂带研抛与普通砂带研抛相比,表面粗糙度值平均下降0.05μm,加工效率平均增加了1倍。清华大学的冯之敬等针对砂带超精密研抛中存在的导入问题提出了解决办法,在原导入机构的基础上设计了超精密振动装置,大大改进了被加工表面的质量。北京航空航天大学的季远及哈尔滨工业大学的王娜君等在分析聚晶金刚石(PCD)材料的微观结构和去除机理的基础上,对PCD材料的超声振动研磨机理进行了深入研究。通过试验证明,采用超声振动研磨PCD可显著提高研磨效率。山东理工大学的肖作义从宏观和微观两方面对磁性磨粒的受力和运动分别进行了全面的分析,从理论上首次提出采用提高磁场强度和磁场梯度的方法来提高加工的效率和质量。最终提出磁粒研磨的变形机理是磁粒的切削作用、塑性变形作用和研磨液的化学反应的共同作用。东北大学的李长河、蔡光起等人根据磨粒特征尺寸与砂轮、工件间最小间隙比值的变化,研究了砂轮约束磨粒喷射精密光整加工材料去除机理是磨粒两体研磨加工、三体抛光加工、喷射冲击加工、流体动压力剪切加工以及化学机械去除等加工模式的集成,分析了在两体加工及三体加工模式条件下,单颗磨粒运动特点以及磨粒由两体研磨加工向三体抛光加工转变的临界