彈性發(fā)射加工的研究現(xiàn)狀

彈性發(fā)射加工的研究現(xiàn)狀

33.1tsu產(chǎn)業(yè)用超精密研磨法彈性跟蹤加工（em）是一種非常精確的研磨方法，可以獲得較高的加工精度和較低的表面粗糙度。日本的TSUWAEEM技術(shù)采用浸液工作方式,使粉末粒子作用在工件表面,并與工件表面的第一層原子發(fā)生牢固結(jié)合。而第一層與第二層的原子結(jié)合能低,當(dāng)粉末粒子移去時,第一層原子和第二層原子相分離,實現(xiàn)原子單位的極微小量的彈性破壞,達到材料的表面納米去除加工。EEM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體材料的納米級加工,加工后工件表面層無塑性變形,不產(chǎn)生晶格轉(zhuǎn)位等缺陷3.2磨料軟微膠囊的超精密加工磁流體研磨是利用磁性流體所具有的液體流動性和磁性材料的磁性以及外磁場的作用,來保持磨料與工件之間產(chǎn)生相對運動而達到研磨和光整工件表面的一種精加工新技術(shù)。它能高效、快速地對各種材料、尺寸和結(jié)構(gòu)的零件進行超精密加工,是一種投資少、效率高、用途廣和質(zhì)量好的研磨加工方法。工作原理如圖9所示研磨時,在兩極和工件的間隙加入磁性磨粒,在磁場作用下被磁化的磨料沿磁力線方向形成整齊排列的刷子狀磨料流——“磨料軟刷子”。當(dāng)工件回轉(zhuǎn)并作軸向振動時,“磨料軟刷子”就對工件表面進行研磨和光整加工。目前,磁流體研磨主要用于信息機械和精密機械高功能元件的加工,也可以加工自由曲面,如軸承的內(nèi)/外滾道、滑閥、齒輪泵、印刷電路板、模具、儀表齒輪、表殼和葉片等。3.3機械振動振幅擴超聲波研磨是利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生高頻電振蕩,通過換能器將高頻電振蕩轉(zhuǎn)換為機械振蕩,再通過變幅桿將機械振蕩振幅擴大,用合適的連接桿將變幅桿與工具或工件連接起來,從而使工具或工件產(chǎn)生高頻振動。當(dāng)研具或工件施以超聲振動時,研具與工件之間的磨料將被動產(chǎn)生高頻振動沖擊工件表面,除去或改造工件表面的上道加工工序遺留的變質(zhì)層,并使工件加工表面形成新的變質(zhì)層,從而對工件表面進行研磨。研磨原理如圖10所示3.4保持架中顆粒磨料研磨法動壓浮起平面研磨是一種非接觸研磨。帶有平面和斜面的研磨圓盤在油液中旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生動壓力,把保持架中的工件浮起,此時油液中的微粒磨料對工件進行研磨。其工作原理如圖11所示。動壓浮起平面研磨能夠加工出平面度很高的工件表面,沒有端面塌邊及變形缺陷,因此,它主要用于超精密研磨半導(dǎo)體基片、各種結(jié)晶體和玻璃基片,可多片同時進行加工。3.5軸的夾具的使用羅斯勒嵌入式研磨是一種光飾加工工藝。其工作原理是將工件固定在高速旋轉(zhuǎn)軸的夾具上,然后被嵌入浸沒在裝滿磨料的槽中,當(dāng)工件在磨料中運動(轉(zhuǎn)軸除了旋轉(zhuǎn)還可以做垂直往復(fù)運動及偏心軌道的移動)時就能起到研磨和光整作用。加工時不允許工件相互磕碰,可用于工件的精密研磨及去毛刺加工。3.6帶波動研磨拖動式研磨拖動式研磨適用于平齒齒輪或有內(nèi)齒的金屬成形工具、工件以及經(jīng)過機加工的渦輪葉片。3.7柔性研磨電解磁力研磨是在磁性磨料中加入一定比例的電解液,把工件放置在磁極間,在磁場力作用下,并由磁性磨料形成如刷子一樣的研磨刷,以一定的壓力壓向工件表面,在機床主軸的帶動下磨料和工件產(chǎn)生相對運動,實現(xiàn)磨料對工件的柔性研磨。同時,在外加電場的作用下,工件表面將發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),因為工件接正極,工件表面凸凹不平的凸出部位被迅速溶解,在磨削和電解共同作用下,工件表面被迅速整平。數(shù)控電解磁力研磨原理如圖12所示3.8復(fù)合式微細加工精密砂帶研磨是采用微細磨料砂帶,并在工藝上與特種加工工藝相結(jié)合,以磨料振動沖擊滑擦工件表面的一種復(fù)合式微細加工,適用于研磨各種曲面3.9微粉表面粗糙度砂輪噴射加磨砂輪約束磨粒噴射是采用磨料噴射的光整加工,利用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪作為帶動和拖曳磨粒的工具,同時作為磨粒流束邊界的約束,就可獲得一種既保持或獲得高的表面形狀精度,又能高效地獲得具有表面粗糙度砂輪約束磨粒噴射精密光整加工是在完成工件磨削后,砂輪停止切入進給,并將微粉磨粒與流體介質(zhì)的混合液注入磨削區(qū),如圖14所示。當(dāng)磨料流注入砂輪和工件間的楔形間隙時,就形成了流體動壓油楔現(xiàn)象,形成三維速度場與壓力場,磨粒流體借助砂輪旋轉(zhuǎn)以及在離心力、流體壓力場與速度場的作用下獲得能量,在砂輪的邊界約束作用下,在砂輪、工件接觸區(qū)附近完成對工件的微量去除4超精密研磨研拋設(shè)備在超精密加工技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位的國家有美國、英國和日本。我國從20世紀(jì)80年代初期開始研究超精密加工技術(shù),主要的研究單位有北京機床研究所、中國航天精密機械研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院長春光機所應(yīng)用光學(xué)重點實驗室、浙江工業(yè)大學(xué)和東北大學(xué)等Jeong-DuKim,Min-SeogChoi和TakeoShinmura,ToshioAizawa等人專門研究了圓柱面的研磨加工。杉浦修等人研究采用磁力研磨法加工圓柱面的研磨機取得了較好的效果。我國也有一些學(xué)者從事圓柱面研磨加工的研究,天津大學(xué)的鄧廣敏等人專門研究了陶瓷圓柱面的研磨,周俊研究了主軸套筒的研磨,朱長茂研究了高精度小軸的研磨加工。日本的ToshirohKaraki-dog等人還研究了雙面研磨加工工藝,為雙面研磨的應(yīng)用創(chuàng)造良好的條件。一些學(xué)者專門研究將雙面研磨技術(shù)應(yīng)用于加工硅片,并成功地應(yīng)用于生產(chǎn)。由于陶瓷的應(yīng)用日益廣泛,研磨是陶瓷精密和超精密加工的一種非常重要的加工方法,不僅國外有人專門研究陶瓷的研磨加工技術(shù),而且我國學(xué)者也在這一領(lǐng)域作了許多研究工作,如浙江工業(yè)大學(xué)的袁巨龍等人對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術(shù)展開了深入的研究,取得了很好的成果。日本的隈部淳一朗在國內(nèi),哈爾濱工業(yè)大學(xué)精密工程研究所的潘洪平、梁迎春清華大學(xué)教授王先逵等人研究超聲波砂帶研拋,用氧化鋁砂帶研拋45鋼作實驗,對實驗結(jié)果進行分析論證,得出超聲波砂帶研拋與普通砂帶研拋相比,表面粗糙度值平均下降0.05μm,加工效率平均增加了1倍。清華大學(xué)的馮之敬等針對砂帶超精密研拋中存在的導(dǎo)入問題提出了解決辦法,在原導(dǎo)入機構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計了超精密振動裝置,大大改進了被加工表面的質(zhì)量。北京航空航天大學(xué)的季遠及哈爾濱工業(yè)大學(xué)的王娜君等在分析聚晶金剛石(PCD)材料的微觀結(jié)構(gòu)和去除機理的基礎(chǔ)上,對PCD材料的超聲振動研磨機理進行了深入研究。通過試驗證明,采用超聲振動研磨PCD可顯著提高研磨效率。山東理工大學(xué)的肖作義從宏觀和微觀兩方面對磁性磨粒的受力和運動分別進行了全面的分析,從理論上首次提出采用提高磁場強度和磁場梯度的方法來提高加工的效率和質(zhì)量。最終提出磁粒研磨的變形機理是磁粒的切削作用、塑性變形作用和研磨液的化學(xué)反應(yīng)的共同作用。東北大學(xué)的李長河、蔡光起等人根據(jù)磨粒特征尺寸與砂輪、工件間最小間隙比值的變化,研究了砂輪約束磨粒噴射精密光整加工材料去除機理是磨粒兩體研磨加工、三體拋光加工、噴射沖擊加工、流體動壓力剪切加工以及化學(xué)機械去除等加工模式的集成,分析了在兩體加工及三體加工模式條件下,單顆磨粒運動特點以及磨粒由兩體研磨加工向三體拋光加工轉(zhuǎn)變的臨界