【機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目 機(jī)床人才】第19屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議雖已落下帷幕，但余音裊裊。一系列特種加工前沿學(xué)術(shù)理論、一大批特種加工創(chuàng)新研究成果在大會上得到展示，給特種加工領(lǐng)域下一階段的學(xué)科研究和技術(shù)發(fā)展提供了有益參考。在3月27日會議設(shè)置的6大分會場上，共有160多個報(bào)告進(jìn)行了現(xiàn)場交流。科學(xué)引導(dǎo)、融合創(chuàng)新、高端發(fā)展，不同學(xué)術(shù)思維的碰撞為特種加工領(lǐng)域的學(xué)術(shù)發(fā)展延續(xù)和增強(qiáng)了生命力。
 

　　經(jīng)推薦，有8篇學(xué)生報(bào)告被授予“第19屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議優(yōu)秀學(xué)生報(bào)告”的稱號。這些報(bào)告有的學(xué)術(shù)邏輯清楚、研究事實(shí)清晰，有的契合學(xué)術(shù)研究熱點(diǎn)、體現(xiàn)前沿創(chuàng)新精神，有的結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際需求、解決工程應(yīng)用難題。特此集結(jié)，把這些優(yōu)秀報(bào)告做一介紹，以供學(xué)習(xí)或參考，更期望特種加工領(lǐng)域的廣大科技工作者孜孜以求，取得更多的研究成果，促進(jìn)特種加工技術(shù)更好的發(fā)展。
 

　　第19屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議優(yōu)秀學(xué)生報(bào)告
 

 

　　01
 

　　江蘇大學(xué)  緱延強(qiáng)
 

　　激光沖擊/刻蝕制備2024-T351鋁合金超疏水性功能表面
 

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　　作者：緱延強(qiáng)，孟憲凱，黃舒，張宇，周建忠
 

　　單位：江蘇大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院
 

　　摘要：超疏水表面具有巨大的應(yīng)用潛力，目前已探究出了氣相沉積、陽極氧化、溶膠-凝膠、激光刻蝕等多種制備方法，然而這些方法疏水織構(gòu)的制備過程復(fù)雜、成本較高，所制備的微納多級超疏水織構(gòu)易發(fā)生折斷、脫落，基體材料力學(xué)性能較低。針對超疏水表面制備后基體材料力學(xué)性能強(qiáng)化問題，提出了激光沖擊/刻蝕制備2024-T351鋁合金超疏水性功能表面的工藝方法。研究結(jié)果表明，在激光沖擊強(qiáng)化材料表面采用激光刻蝕的方法制備微納多級疏水織構(gòu)具有獨(dú)特的優(yōu)勢，激光沖擊的引入有效減小了激光刻蝕后基體材料的晶粒尺寸，使得第二相分布更加均勻，拉伸強(qiáng)度和延伸率分別提高17.3%和12.6%，并在基體材料內(nèi)部產(chǎn)生了高幅殘余壓應(yīng)力，提高了航空鋁合金超疏水表面制備后基體材料的力學(xué)性能，促進(jìn)了超疏水制備工藝在航空領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
 

　　02
 

　　南方科技大學(xué)  關(guān)均銘
 

　　單晶碳化硅晶圓高效精密放電減薄技術(shù)基礎(chǔ)研究
 

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　　作者：關(guān)均銘，趙永華
 

　　單位：南方科技大學(xué)機(jī)械與能源工程系
 

　　摘要：單晶碳化硅(SiC)作為新一代的功率半導(dǎo)體材料，在智能電網(wǎng)、新能源汽車、軌道交通、工業(yè)機(jī)器等重要領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景；然而，單晶SiC是一種典型的高硬脆性材料，具有接近金剛石的硬度，這使得基于金剛石磨料切削的晶圓機(jī)械加工方法在加工單晶SiC時變得極其困難且成本極高。針對SiC晶圓減薄過程中存在的工具磨損嚴(yán)重、晶圓易受力破碎、亞表面損傷大等問題，本研究從改變材料去除機(jī)理出發(fā)，探索一種基于放電的非接觸式晶圓減薄工藝方法。研究發(fā)現(xiàn)，基于放電的減薄方法可實(shí)現(xiàn)等同于機(jī)械研磨的加工效率(>10 μm/min)，可將亞表面損傷控制在1 μm以內(nèi)，并得益于非接觸加工特性降低了晶圓破碎風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了厚度小于30 μm 的SiC晶圓減薄加工。以上結(jié)果表明，基于放電的SiC晶圓減薄方法具有一定的可行性和有效性，可為大尺寸SiC晶圓減薄加工難題提供新的解決方案。
 

　　03
 

　　太原理工大學(xué)  李贊
 

　　線電極電火花磨削微細(xì)軸表面的液體磁性磨具拋光試驗(yàn)研究
 

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　　作者：李贊1,2，王燕青1,2，賈建宇1,2，呂明1,2，楊勝強(qiáng)1,2
 

　　單位：1. 太原理工大學(xué)機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院；2. 精密加工山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
 

　　摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的高精尖產(chǎn)品大量應(yīng)用微小零件或微結(jié)構(gòu)。采用線電極電火花磨削技術(shù)制造的微細(xì)軸是一種典型的微軸類零件，然而電火花加工表面存在電蝕凹坑、重熔層和微裂紋等缺陷，難以直接應(yīng)用在較高需求的場合，但可以通過拋光技術(shù)提高表面質(zhì)量和去除重熔層。為此，設(shè)計(jì)了基于液體磁性磨具的拋光裝置并集成到現(xiàn)有機(jī)床，以實(shí)現(xiàn)微細(xì)軸在線拋光，同時可避免因重復(fù)裝夾造成的同軸度誤差。對于線電極電火花磨削的直徑100 μm左右的鎢材質(zhì)微細(xì)軸，探究了加工時間、磁場強(qiáng)度、主軸轉(zhuǎn)速、運(yùn)動軌跡、微細(xì)軸直徑和磨料粒徑對材料去除量和表面粗糙度的影響。結(jié)果顯示，液體磁性磨具在線拋光裝置可有效對鎢材質(zhì)微細(xì)軸進(jìn)行拋光處理，有效去除因電火花加工產(chǎn)生的重熔層，并且拋光后線粗糙度值明顯降低，數(shù)值最小可降至Ra0.019 μm。
 

　　04
 

　　北京航空航天大學(xué)  孫哲飛
 

　　緊固孔精強(qiáng)一體化波動式超聲制孔工藝研究
 

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　　作者：孫哲飛1,2,3，耿大喜1,2,3，劉逸航1,2,3，姜興剛1,2,3，張德遠(yuǎn)1,2,3
 

　　單位：1. 北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動化學(xué)院; 2. 北京航空航天大學(xué)仿生與微納系統(tǒng)研究所; 3. 北京生物工程高精尖創(chuàng)新中心
 

　　摘要：當(dāng)前飛機(jī)裝配過程中仍大量使用緊固孔來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件的機(jī)械連接，而孔是高度應(yīng)力集中的部位，表面完整性直接決定了其疲勞性能。本研究提出一種緊固孔精強(qiáng)一體波動式超聲制孔工藝方法，在制孔過程中引入垂直于孔表面的超聲振動，并設(shè)計(jì)了超聲橢圓換能器來完成鈦合金/鋁合金等制孔工藝研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，波動式超聲鉸鈦合金孔表面損傷明顯減少，且表面粗糙度值降低了35.16%～61.96%。波動式鉸孔可將孔徑精度提高一級，孔徑精度在H7公差范圍內(nèi)，這主要是由于高頻斷續(xù)切削帶來的降力、降熱效果可以使波動式鉸孔工藝系統(tǒng)更加穩(wěn)定。此外，波動式鉸孔工藝可以顯著增加亞表面塑性變形層深度，提高殘余壓應(yīng)力和顯微硬度，實(shí)現(xiàn)緊固孔結(jié)構(gòu)件疲勞壽命成倍提高。
 

　　05
 

　　上海交通大學(xué)  王健
 

　　基于Hausdorff距離的圓錐曲線變步長高精度逼近
 

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　　作者：王健1,2，奚學(xué)程1,2，張亞歐1,2，趙萬生1,2
 

　　單位：1. 上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院; 2. 機(jī)械系統(tǒng)與振動國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
 

　　摘要：具有圓錐曲線邊界及型腔的零部件被廣泛應(yīng)用于模具、齒輪制造等工業(yè)領(lǐng)域。由于標(biāo)準(zhǔn)NC代碼僅支持直線和圓弧等簡單幾何形狀，且考慮刀具補(bǔ)償后的曲線往往不具有原曲線的形式，CAM系統(tǒng)通常采用直線段逼近曲線后生成刀具軌跡；然而，直線逼近達(dá)到較高精度時所需要的直線段長度較小且數(shù)量龐大，易造成機(jī)床沖擊且加工效率較低。為此，提出基于Hausdorff距離的變步長高精度逼近算法，該算法基于曲線幾何特征選擇逼近曲線，根據(jù)Hausdorff距離和變步長策略控制逼近誤差及逼近曲線段長度。實(shí)驗(yàn)證明，所提出算法可以在保證加工精度的基礎(chǔ)上顯著提升最小逼近曲線長度，降低加工代碼數(shù)量，這對于減少機(jī)床沖擊、速度頻繁波動以及降低速度規(guī)劃前瞻功能的實(shí)時計(jì)算量有著重要作用。
 

　　06
 

　　南京航空航天大學(xué)  王京濤
 

　　脈動態(tài)電解加工TiAl45XD合金試驗(yàn)研究
 

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　　作者：孟德滿，徐正揚(yáng)，王玉弟，王京濤
 

　　單位：南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院
 

　　摘要：電解加工在航空裝備的核心部件制造中獲得了廣泛關(guān)注和應(yīng)用，但仍存在間隙內(nèi)產(chǎn)物排出能力差和加工精度低等問題，脈動態(tài)電解加工將工具振動與脈沖給電優(yōu)化耦合，改變了間隙狀態(tài)，提高了產(chǎn)物排出能力和精度，是一種有效的解決方案。課題組在研制的脈動態(tài)電解加工機(jī)床裝備上優(yōu)化了給電脈寬與工具振動耦合策略，針對TiAl45XD合金開展了脈動態(tài)電解加工試驗(yàn)研究，并與直流振動電解加工進(jìn)行了對比，詳細(xì)分析了加工參數(shù)對葉片表面質(zhì)量和精度的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明，提出的脈動態(tài)電解加工方法表現(xiàn)出很好的工藝效果，該方法為航空發(fā)動機(jī)TiAl葉片的高精度制造提供了解決途徑，并可用于其他復(fù)雜型面類部件的電解加工。
 

　　07
 

　　西南科技大學(xué)  向露
 

　　仿生超疏水表面結(jié)構(gòu)的制備
 

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　　作者：向露1,2，袁衛(wèi)鋒1,2
 

　　單位：1. 西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院；2. 制造過程測試技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
 

　　摘要：以自然界中動植物為靈感設(shè)計(jì)的仿生超疏水表面結(jié)構(gòu)在液滴定向運(yùn)輸研究中受到許多關(guān)注。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，冰島野罌粟花苞表面的絨毛結(jié)構(gòu)能夠儲存空氣，使得花苞遇水呈現(xiàn)超疏水性，且處于絨毛叢之間的水滴能夠克服重力，自行從絨毛根部運(yùn)動到頂部。于是，借助仿生思想提出一種方法，通過制備毫米尺度的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)表面超疏水性能和液滴定向運(yùn)輸。首先將碳納米管加入到光固化樹脂中提高樹脂固化后的強(qiáng)度，再以此為材料采用光固化3D打印技術(shù)在平面底板上制備表面柱桿陣列，最后將碳納米管摻入特制的有機(jī)混合液中，以抽濾的方式附著在柱桿表面，制成仿生冰島野罌粟花苞絨毛的超疏水結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，將結(jié)構(gòu)浸入水中時，柱桿陣列會被空氣膜包圍，液態(tài)水無法侵入柱桿之間的空隙而與底板接觸，仿生結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出優(yōu)異的疏水性；另外，向柱桿陣列底部間隙中注射水滴時，水滴會從柱桿根部自行運(yùn)動到柱桿端部。此仿生表面結(jié)構(gòu)的疏水性能穩(wěn)定、制備工藝簡單，在微滴分離和液滴定向運(yùn)移等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
 

　　08
 

　　南方科技大學(xué)  詹順達(dá)
 

　　等離子體輔助微細(xì)電解加工技術(shù)基礎(chǔ)研究
 

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　　作者：詹順達(dá)，趙永華
 

　　單位：南方科技大學(xué)機(jī)械與能源工程系
 

　　摘要：在微細(xì)電解加工中，工具電極側(cè)壁雜散電流以及加工間隙內(nèi)傳質(zhì)困難問題會導(dǎo)致加工精度和表面質(zhì)量降低，同時針對化學(xué)惰性材料以及表面易鈍化材料，電解加工難以順利進(jìn)行。為拓展微細(xì)電解加工性能，提出了一種等離子體輔助微細(xì)電解加工方法。通過在工具電極表面誘導(dǎo)產(chǎn)生等離子體來強(qiáng)化極間傳質(zhì)效率，使電解產(chǎn)物快速從加工區(qū)域排出，從而提高電解加工表面質(zhì)量，且等離子體層和氣體層的包裹對工具電極起到側(cè)壁絕緣的效果，保證了電解加工精度。另一方面，等離子體高溫以及離子化過程中形成的活性粒子能提高化學(xué)惰性材料的電解加工效率。進(jìn)一步地，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了等離子體輔助微細(xì)電解加工在微結(jié)構(gòu)和微棒加工上的應(yīng)用。