为满足教学型五轴激光加工机床数控系统高精度、实时性和适教化要求,设计基于PC及TwinCAT3 PLC的五轴激光光机电协同教学数控系统。在上位机中,使用基于Windows 7的QT Creator设计人机交互界面,以实现对PLC和CNC的实时状态监测、控制和非实时任务处理。在基于TwinCAT3 PLC的下位机中,使用ST语言编程实现了实时功能模块的开发与伺服运动、光束运动的控制。上位机与下位机之间通过ADS通信实现了数据交换,而下位机与伺服控制系统之间则使用EtherCAT实时以太网总线通信。最后,对教学用五轴激光加工机床的控制系统进行了初步测试,包括基本运动控制测试与激光控制测试,一定程度上验证了此系统的可行性与稳定性,为后续激光教学机床控制系统的开发奠定了基础。

材料表面织构化处理工艺能够有效提高材料表面的减摩抗磨性能并改善内部的应力分布状态,近年受到国内外研究人员的广泛关注。介绍了激光去除表层材料机制以及激光加工表面的织构形状对接触界面摩擦性能的影响,同时综述了激光加工技术与其他技术相结合加工表面织构的研究及其进展,进一步探讨了织构表面降低摩擦磨损的影响因素及作用机制。此外,对激光表面织构在减摩抗磨、改变疏水性以及增强表面强度方面的应用以及在表面改性的应用前景方面进行了展望与分析。

<正>随着工业尤其是宇航工业和以电子计算机为代表的微电子工业的发展,要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、高温、高压、大功率、小型化方向发展.它们所用的材料愈来愈难加工,零件形状愈来愈复杂,表面精度、粗糙度和某些特殊要求也愈来愈高.要求机械制造部门解决具有高熔点、高硬度、.高韧性、高纯度等特殊物理机械性能材料和特殊结构、特殊要求零件的加工问题.而传统的机械加工方法很难或无法解决这些问题.因此为适应社会发展需要而不断出现的现代机械加工技术将取代传统的机械加工厂技术,而且将成为21世纪机械加工技术的主流.

针对我院开设的精密医疗器械专业《特种加工》课程，介绍了医学领域中常用的几种特种加工方法以及它们的典型应用。并根据《特种加工》课程学习中存在的问题，结合作者的实践经验，从多方面对如何改进教学方法进行了探索。

为进一步提升双向旋转干气密封的密封性能,设计了一种在流体动压型槽槽底开设径向有序微造型的枞树型槽干气密封。基于气体润滑理论,建立3维润滑气膜模型,采用Fluent软件进行流体仿真,对不同结构和工况参数下有无微造型的流体型槽端面密封性能参数(开启力Fo和压漏比Fo/Q)进行对比分析。研究结果表明径向有序微造型设计在低速时具有良好的开启性能提升作用,有助于改善启停阶段的端面磨损问题,在小槽深高转速时还可以较大提升Fo/Q;有序微造型的存在可以减小气流振荡,提高了运行的稳定性;微造型宽间比Bm/Cm=1时的密封性能最好;膜厚δ=2μm时,微造型深度ε取1.0~1.3μm,可使激光开槽效率最高且兼具优良密封性能;微造型设计在进出口压差(ΔP)较大时能够更有效地提升Fo和Fo/Q;有序微造型的存在几乎不影响δ、hg、N和ΔP对枞树型槽干气密封作用效果的总...

干气密封螺旋槽槽深和槽底表面的加工精度将对密封性能产生重大的影响,但精准控制槽深和槽底表面的加工精度仍有挑战。以槽深hg=10μm、槽底表面粗糙度Ra≤0.8μm为设计控制目标,开展了干气密封螺旋槽激光加工工艺的优化研究。选取标刻次数、激光功率、填充间距、扫描速度4个对槽深hg和槽底表面粗糙度Ra有显著影响的因素作为设计变量,每个因素均取12个水平,通过均匀试验分别得到12组工艺参数下的螺旋槽深度hg和槽底表面粗糙度Ra;然后,利用ACE非参数回归建立工艺参数与槽深hg、槽底表面粗糙度Ra的映射关系,并采用蒙特卡洛法随机生成大量的工艺参数样本,再通过插值算法和样本筛选得到了3组满足设计控制目标下的工艺参数及其预测结果,并根据实际情况对3组工艺参数微调后进行试验,获得3组实际工艺参数下的槽深hg和槽底表面粗糙度Ra。试验结果...

刀具的快速磨损是制约金属切削效率和加工质量的关键因素,为了增强刀具的耐磨性,延长刀具使用寿命,提高工件的加工质量,通过试验探究液相辅助激光加工织构形貌的特征,分析激光加工参数、液体种类和织构形状对所加工织构质量的区别。结果表明:扫描速度对织构形貌影响较大,硝酸和氢氟酸混合溶液辅助下加工的织构形貌较好,液相辅助激光加工技术更适用于无特定形状的大面积织构加工。

研究了不同形状和不同结构尺寸的表面微织构陶瓷刀具切削45#淬火钢后，陶瓷刀具的前刀面月牙洼磨损形貌和后刀面磨损量，进而分析表面微织构对陶瓷刀具的作用机理和不同表面微织构的影响。其中，分别针对无微织构和三种不同形状，不同深度、宽度和间距的表面微织构陶瓷刀具做了单因素切削实验。实验结果表明，具有表面微织构的陶瓷刀具切削性能优于无微织构陶瓷刀具，过大的深度、宽度和间距反而不利于刀具前刀面的减摩。刀具表面微织构深度为10μm、宽度为25μm、间距为50μm时．与切削刃平行的横向微织枸陶瓷刀具的切削性能最好，即该表面微织构的减摩效果最明显。

针对深小孔的加工，概括介绍了钻削加工、电火花加工和激光加工的方法，重点介绍了钻削加工过程中冷却系统的设计要点。

综述了近年来非接触式机械密封中的发展概况，重点介绍了激光加工技术以及在机械密封端面改形及其表面处理的应用。机械密封通过端面改形技术，端面被加工成规则的螺旋槽形、微凹坑、人字形等形状，改善密封性能，实现密封的非接触，零泄露。激光技术的成熟与产品性能要求的提高是非接触式动压型机械密封发展的强大动力。尽管目前激光加工机械密封的研究应用还存在许多不足，但激光加工无疑是21世纪机械密封发展的一大趋势。