《电加工与模具》2024年第4期摘要速览

论文摘要

摘要：旋转超声加工是集传统旋转机加工方式和超声振动于一体的新型特种加工方法，在加工硬脆材料时具有切削力小、切削效率高、工件表面质量高、刀具寿命增长等优势。超磁致伸缩旋转超声加工系统具有相同功率条件下伸缩系数大、能量密度高等优点，在大功率、大振幅研究方面的前景广阔，是目前广受关注的一种新型旋转超声系统。因此，总结了超磁致伸缩旋转超声加工系统的核心功能部件和关键设计技术，综述了当下的超磁致伸缩旋转超声加工系统振幅控制研究现状，并展望其未来发展趋势。

关键词：旋转超声加工；超磁致伸缩材料；电学补偿；频率跟踪技术；振幅稳定性

高品质大深径比微孔电火花加工研究现状

岳晓明，李国栋，聂维梁，林晋宇，吴兆云

摘要：针对大深径比深微孔加工面临单一维度下大深径比高导致的排屑难等问题，综述了利用电火花技术加工深微孔的方法及演变。从工具电极的结构设计、运动规划和能场辅助方式等常用方法论述了目前电火花加工深微孔现状，同时介绍了提升深微孔加工表面质量的主要方法，最后探讨了当前电火花加工深微孔面临的瓶颈及未来发展趋势。

关键词：电火花加工；大深径比微孔；排屑；加工表面质量

同步差动进给双线电极微细电火花切割伺服控制系统设计 

胡   博，贾建宇，宋国锋，王燕青，李   赞，杨胜强

摘要：提出同步差动进给双线电极微细电火花切割加工方法，以双线电极双侧同步放电提高加工效率，同时可有效降低薄壁件变形，设计并开发了实现该方法的加工装置及伺服控制系统，使用PMAC运动控制卡和FPGA配合控制，实现工件进给模块和加工模块的伺服运动，采用双路独立的TR脉冲电源实现双线电极同步放电。通过对比使用单线电极与双线电极分别切割厚度为0.5 mm的弹簧钢薄片，结果表明双线切割比单线切割对薄壁件零件弯曲变形现象有明显改善。

关键词：双线电火花线切割加工；PMAC；FPGA；薄壁件

矿物铸件精密电火花线切割机床应用及特性

黄   达，刘志东， 陈劲松

摘要：针对铸件在往复走丝电火花线切割机床制造过程中能耗高、污染大、周期长、内部残余应力大、易变形及使用工作液后绝缘性下降等问题，研制了一种矿物铸件精密电火花线切割机床，该机床达到了团体标准TCMTBA 1010—2021的一系列检测要求。选择经过正常运行使用一年后的矿物铸件和铸铁件机床，分别进行了厚度100 mm工件的8 A大电流和厚度40 mm工件的窄脉冲宽度切割试验发现：在相同加工参数条件下，矿物铸件机床在大电流切割时能量泄漏少，运丝速度更平稳，切割效率高于铸铁机床；窄脉冲宽度修刀切割时，铸铁机床在1 μs脉冲宽度修刀时极间波形会发生畸变，修刀不稳定，而矿物铸件机床在0.5 μs脉冲宽度时还能正常修刀，矿物铸件机床因具有很好的绝缘性，在大能量输出及窄脉冲宽度输出方面具有明显优势。

关键词：电火花线切割加工；矿物铸件；精度；绝缘性

镀铬层表面微坑阵列PDMS掩膜电解加工研究

刘金玲，张庆良，张   磊，曲宁松

摘要：以聚二甲基硅氧烷（PDMS）为掩膜的微细电解加工能高效地加工出群微坑阵列，从而改善表面摩擦学性能，提高零件使用寿命，但因电场边缘效应，得到的微坑阵列尺寸均匀性较差。针对这一现象，采用厚层PDMS模板并利用高压静液进行掩膜电解加工，探究工艺参数对铬层表面的微坑阵列尺寸与加工精度的影响，并在耐磨的镀铬层表面进行加工以进一步验证铬层表面摩擦学性能，分析微坑尺寸对镀铬层表面摩擦性能的影响。结果表明，在占空比100%、直流电压30 V、加工时间30 s时，可加工出平均直径和深度分别为106.23 μm和15.33 μm的微坑阵列，在此基础上探究加工的减磨效果，发现不同直径的微坑阵列均在5 μm的深度时达到最佳减磨效果。

关键词：掩膜电解加工；镀铬层；微坑阵列

非水基电解液射流电解微铣削加工TC4试验

赵   斐，黄凯强，牛   屾，王思儒，刘现春

摘要：射流电解微铣削在加工难切削材料时具有优势，然而在钛合金的电解加工中，表面会形成致密的氧化膜从而阻碍金属的溶解，使用水基电解液能提高氧化膜的破除效率，但也会导致严重的杂散腐蚀。针对此现象，提出非水基电解液对TC4钛合金进行射流电解微铣削加工，分析了TC4在NaCl水溶液与NaCl乙二醇溶液中的溶解行为，并探究加工电压和进给速度对射流电解微铣削加工微槽成形的影响规律，最后采用优选的工艺参数在TC4表面进行加工。结果表明，在加工电压35 V、进给速度75 μm/s的条件下，使用NaCl乙二醇溶液以逐层铣削的方式可加工出尺寸一致性与表面质量均较好的S形微结构，平均槽宽、槽深分别为1 025.419 μm和151.739 μm。

关键词：射流电解微铣削；非水基电解液；微结构

全金属螺杆钻具定子精密电解加工成形阴极设计 

王添可，唐   霖，张静静，张   君，谢   博

摘要：为缩短全金属螺杆钻具定子电解加工阴极设计周期同时提高成形精度，提出了一种粒子群优化BP神经网络的精密成形阴极设计方法，建立了全金属螺杆钻具定子电解加工精密成形阴极设计模型，完成了多弧面成形阴极设计。采用自主研制的大型卧式电解加工设备，在选定参数下实现了材料为38CrMoAlA的4 m长金属螺杆钻具定子的稳定加工，轮廓成形精度为±0.03 mm，表面粗糙度达Ra0.848 μm。

关键词：全金属螺杆钻具定子；精密电解加工；粒子群算法；BP神经网络

面向晶圆划刻的兆声辅助激光加工实验研究 

翟   科，王一帆，杨子昊，田恩宝，薛   寒，杜立群

摘要：针对晶圆划刻中激光加工易产生重铸层且得到的沟槽深宽比小等问题，提出了兆声辅助激光加工方法，对激光烧蚀与兆声振动理论进行分析，并利用响应面分析法对加工参数进行优化。结果表明，兆声波能够将烧蚀产生的液相材料和熔融碎屑击出烧蚀区，从而减小重铸层面积，改善晶圆的表面形貌；附加兆声辅助后，沟槽划刻后晶圆表面重铸层面积减小约25%，烧蚀深宽比由2.65增加到3.82。基于上述研究，在晶圆表面划刻得到了形貌良好的网格结构，证明此方法能有效改善晶圆划刻的表面形貌，减少重铸层的产生，提高晶圆划刻的效率与精度。

关键词：激光加工；兆声振动；响应面分析；晶圆划刻

液浮粉末床激光增材制造过程温度研究

孙一卓，张   磊，林   峰，梁啸宇

摘要：在激光粉末床增材制造技术中，由于激光的高功率密度和粉末床的低导热性，生产的成形件内存在由快速交变的温度梯度导致的残余应力。使用液浮技术，即用熔融的金属锡代替下层粉末，可实现降低成形件应力和细化晶粒的效果。在考虑温度相关物性参数，对熔池进行简化的条件下，对有液浮情况建立瞬态介观模型，与粉末床情况下进行对比。结果表明:液浮情况下降低温度梯度，可使冷却速度加快约10%。在液浮成形件组织中发现平均尺寸5 μm的晶粒，明显小于传统LPBF技术获得组织，验证了冷却速度计算结果。

关键词：微冲裁；有限元仿真；光亮带；非平刃凸模

基于DSP的恒流超声电源谐振频率自动识别技术研究 

刘   磊，封仕龙，汪   炜

摘要：针对换能器在加工过程中因温度升高与负载变化导致的谐振频率偏移问题，采用最小阻抗法与相位差控制法相结合的谐振频率识别策略，利用基于DSP控制的恒流超声电源样机测试了电源谐振频率识别的精确性与一致性。结果表明：超声电源识别出的换能器谐振频率与阻抗分析仪测得的谐振频率最大差值为25 Hz、误差小于0.1%；激光测振仪测得振幅最大时的谐振频率与超声电源识别的谐振频率最大相差24 Hz；使用超声电源多次测试三种负载下的换能器，相同负载下识别出的换能器谐振频率波动范围在15 Hz以内。

关键词：超声电源；DSP；恒流；频率识别

冷等离子体和微量润滑复合微铣削铝锂合金的表面性能研究

杨   巍，段振景，刘吉宇，宋金龙，刘   新

摘要：铝锂合金的延展性造成材料对刀具的粘附，会导致毛刺和积屑瘤等问题产生。为此，采用冷等离子体和微量润滑复合微铣削的方法加工铝锂合金，研究了工件的表面性能，并与单纯的干式、冷等离子体和微量润滑方法进行了对比。结果表明：冷等离子体不仅改善了纳米流体在工件表面的浸润性，而且提高了材料的去除效率；相比于单纯的干式、冷等离子体和微量润滑方法，冷等离子体和微量润滑复合条件下的微铣削力分别降低了52.9%、42.9%和17.5%，而三维表面粗糙度Sa分别降低了67.3%、44.8%和33.3%。

关键词：铝锂合金；冷等离子体；微量润滑；微铣削力；三维表面粗糙度