2014年, 第50卷, 第17期　
刊出日期：2014-09-05

  

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  三维梯度旋转磁场内胶囊机器人磁力

  张永顺;徐长亮;迟明路;白建卫;程存欣

  . 2014, 50(17): 1-7.

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  建立三维空间梯度旋转磁场内胶囊机器人的磁力模型，采用截面法研究梯度磁场内磁力的大小与方向特性，分析梯度场内磁力对机器人运动的影响，采用永磁体对磁力方向性进行验证，并采用胶囊机器人对该磁力进行定量分析，结果表明机器人所受磁力的大小和方向与磁场区域相关，研究结果可以解释试验中出现的机器人停滞不前、倒退和振动等现象，梯度磁场拉力特性的研究对进一步提高胶囊机器人的驱动性能具有一定的参考价值。
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  基于螺旋轮倾角可控的管内机器人能量优化控制策略

  李特;马书根;李斌;王明辉;王越超

  . 2014, 50(17): 8-16.

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  针对现有的螺旋驱动管内机器人由于弹性臂末端螺旋轮倾角固定所导致的负载能力不可调和能耗调节能力有限的问题，提出一种螺旋轮倾角可控的螺旋驱动管内机器人。螺旋轮倾角可控使机器人在电动机性能约束下具有更大范围的环境适应性和更强的能耗优化能力。基于动力学模型和能耗模型，通过能量优化分析，提出定点作业能量最优控制策略和考虑速度约束的恒速巡检能量次优控制策略。仿真结果表明这两种控制策略能够分别根据负载外力的不同调整螺旋轮倾角及电动机角速度，使机器人运动相同距离的能耗低于螺旋轮倾角固定的机器人能耗。在三种不同负载外力的实际管道环境中，试验验证了两种控制策略能量优化的有效性。
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  基于一种自由度新理论的过约束判断方法

  卢文娟;张立杰;曾达幸;张一同

  . 2014, 50(17): 17-24.

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  过约束判断是机构自由度计算的关键，也是瓶颈。为使过约束判断更简单、快速，从其产生的本质出发，考虑约束的相关性，基于一种新的自由度理论，提出结合杆组参数矩阵进行过约束判断的方法。针对夹角不为零的平行R杆组(具有平行转动轴线的杆组)位移参数确定问题，提出参数垂直分量有效法则，使考虑不同几何空间下的螺旋相关性问题转化为仅考虑平行约束的相关性判断问题。将过约束的产生归纳为三类情况，分析各类情况下过约束的数目及类型，总结过约束中公共约束判断和并联冗余约束判断的原则。以一个典型机构为例，利用上述方法对其过约束数目和性质进行求解，以进一步验证所提法则、方法的合理性和实用性。
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  新型平面折展机构柔性铰链等效刚度分析

  邱丽芳;韦志鸿;徐金梧

  . 2014, 50(17): 25-30.

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  平面折展柔顺机构(Lamina emergent mechanisms，LEMs)是一种新型柔顺机构，其优势是机构由二维薄板平面加工生成而能实现三维运动，而平面折展机构柔性铰链是实现其运动的关键部分。提出一种新型平面折展机构柔性铰链，对该柔性铰链进行分析，分别用等效法和微分法推导出该铰链的两个等效刚度计算公式，并对公式的适用范围进行研究。通过设计实例的分析计算，导出两个等效刚度计算公式的适用范围，并用一组实例的理论分析和有限元分析结果的对比对其进行了 验证。
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  被动移动机器鸭非光滑动力学建模

  许勇;张善平;朱文翔

  . 2014, 50(17): 31-37.

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  基于含摩擦和碰撞效应的非光滑动力学原理设计了一种被动移动机器鸭，该装置无任何驱动器和控制器，通过与斜面间的脱离、滑动、黏滞等接触状态的变换，能够周期性、稳定地走下斜面。机器鸭装置的运动存在着多点摩擦、碰撞问题，难以准确确定足-地的瞬时接触状态。应用非光滑多体系统动力学方法建立机器鸭系统的动力学模型，从三维动力学仿真和原理样机试验两方面详细分析了机器鸭装置的运动过程，得到了相关运动和动力参数的变化曲线。由曲线可知，机器鸭装置运动周期可细分为9个过程，且初始位姿的变化不会改变装置稳定后的运动行为。模拟仿真与试验结果均表明，机器鸭能够实现稳定周期性的被动行走，验证了动力学模型的正确性。
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  基于绝对节点坐标法的变截面梁动力学建模与运动变形分析

  赵春璋;余海东;王皓;赵勇

  . 2014, 50(17): 38-45.

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  复杂变截面梁结构在运动过程中产生柔性变形对其运动精度与动力学性能有很大影响，因此建立准确的数学模型描述其柔性变形十分重要。基于绝对节点坐标法，考虑变截面梁单元边界特性，建立单元边界非线性函数关系，通过改变积分上下限，将其引入到单元质量矩阵、刚度矩阵的计算模型中。基于牛顿方程，建立变截面梁系统的柔体动力学模型。利用Matlab数值仿真，对不同单元数目、不同变截面参数的单摆梁进行动力学仿真分析。结果表明梁结构的刚度计算值与划分的单元数目相关，不同单元数目会影响系统仿真计算的效率和精度，使得运动变形仿真产生较大偏差。在保证梁体积相同的情况下，改变梁单元边界函数，可提高梁的刚度，减小其末端的运动变形，提高梁的动力学性能。在不影响梁刚度的前提下，通过改变梁截面参数，可有效降低梁的质量。
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  摩擦热弯曲转子系统稳定性定量研究

  姚红良;翟新婷;刘子良;闻邦椿

  . 2014, 50(17): 46-51.

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  结合转子动力学理论和热传导理论建立摩擦热弯曲转子系统的有限元结构-三维热场耦合模型；提出通过预测摩擦热弯曲转子振动响应和摩擦热量发展变化情况判断其稳定性；针对采用传统动力学方法进行多场耦合系统响应分析时计算量太大的问题，结合转轴热传导的慢变特性，提出摩擦热弯曲转子系统稳态响应和稳定性分析的增量谐波平衡-牛顿迭代方法及流程，并对该方法的精度和效率进行验证；利用所提出的方法定量分析碰摩刚度、碰摩间隙、摩擦因数等参数对摩擦热弯曲转子系统稳定性的影响。分析方法和结果可以为旋转机械摩擦热弯曲故障的预防提供理论参考。
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  基于综合操作性能指标的操作机多目标优化

  孙文杰;李刚

  . 2014, 50(17): 52-60.

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  为了更好地满足不同工作任务的要求，结合前人的研究工作提出一种基于综合操作性能指标的锻造操作机多目标优化设计策略。以速度性能、力承载性能和运动解耦性能来综合评价操作机的操作性能，借鉴机器人学中可操作性椭球的概念对速度性能和力承载性能进行相应的量化评估，并根据工作性能对方向性的要求分别定义二者的方向可操作度，引入全域性能的平均指标和波动指标精细评估操作机在整个工作空间上的操作性能。基于所提出的性能评价指标体系利用多目标遗传算法NSGA II对某型操作机的主运动机构参数进行优化设计，使操作机的综合操作性能达到最佳。结果表明所提出的操作机性能评价和优化方法是可行的，可以为操作机的机构设计提供参考。
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  基于传动机理分析的行星齿轮箱振动信号仿真及其故障诊断

  雷亚国;汤伟;孔德同;林京

  . 2014, 50(17): 61-68.

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  行星齿轮传动结构一般由太阳轮、行星轮、内齿圈和行星架等组成，相比定轴齿轮传动，其结构更加复杂。行星齿轮箱中，多对齿轮啮合引起的振动相互叠加、各啮合点与传感器之间的传递路径周期性变化等特点使其故障诊断比定轴齿轮箱难度更大。为了准确诊断行星齿轮箱故障，分析其传动机理、建立振动信号仿真模型尤为重要。针对这一需求，将行星齿轮箱内部的多个啮合“分而治之”，分析每个啮合成分的传递路径，综合考虑各啮合成分之间的相位差，建立行星齿轮箱的振动信号仿真模型，得到了不同齿轮故障时的振动响应信号，通过对比正常与故障信号的不同特点，实现行星齿轮箱的故障诊断。该模型的优势在于综合考虑了行星齿轮箱内部的多对啮合以及它们之间的相位关系、行星轮公转引起的时变传递路径以及齿轮故障时的调制等因素。为了验证该信号仿真模型，在行星齿轮箱试验台上采集了正常、太阳轮和行星轮局部故障的振动信号，与仿真模型的信号进行了分析比较，归纳了行星齿轮箱齿轮局部故障时的振动信号特点。
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  连续小波最优重构尺度确定方法与故障早期识别

  李宏坤;刘洪轶;徐福健;张晓雯;张学峰

  . 2014, 50(17): 69-76.

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  旋转设备的微弱故障特征信息提取对于故障的早期预警具有重要意义，连续小波可以通过变换对信号实现多尺度细化分析，能够在不同的尺度上描述信号的局部特征，因此有利于微弱故障信号的检测。不同尺度上的信号重构对于设备的故障特征表示并不相同，为此提出一种基于连续小波变换的微弱特征提取新方法。对信号采用连续小波进行分解，应用小波熵来选择最优的尺度进行信号重构，并对重构信号进行包络谱分析；根据提取的特征频率来确定故障的种类。通过仿真信号和滚动轴承故障信号的微弱特征提取进行方法的验证分析。研究表明基于连续小波最优尺度重构方法能够有效地对微弱特征进行提取。
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  机械故障诊断的衍生增强离散解析小波分析框架

  陈彬强;张周锁;訾艳阳;何正嘉

  . 2014, 50(17): 77-86.

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  小波变换被称为“数学显微镜”，它对机械信号的多尺度分析在机械设备状态监测和故障诊断领域发挥着重要的作用。然而传统二进小波变换在工程应用中存在一些显著的不足，如平移敏感性、小波尺度能量泄漏、固定的二进“频率尺度”划分网格等。尤其是后者使得经典小波变换对处于二进网格过渡带的特征分析中产生不可避免的“盲区”。基于此，提出一种基于过完备小波紧框架的新式“时间-尺度”分析方法-衍生增强离散解析小波分析框架。该小波分析框架基于双树复小波变换进行构造，通过合理地选择双树复小波基函数，并将之应用于增广树形迭代滤波器组中生成近似解析小波包变换，通过对近似解析小波包变换的分析结果进行子空间重排和小波包尺度空间交叉结合，构造伪二进小波包隐框架。在多尺度分解的意义下，所提出的衍生增强离散解析小波分析框架(近似解析小波框架和伪二进小波包隐框架)很好地改进了经典小波存在时频表达能力方面的限制，有效地移动了小波尺度的中心频率，实现了自顶向下、多中心连续细化的“频率-尺度”分析网格。将之应用于的带钢精轧机的微弱故障特征提取中，验证了所提出方法对于经典小波分析方法的优越性。
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  冲击减振器对振动能量耗散性能分析

  王栋

  . 2014, 50(17): 87-92.

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  采用数值分析方法，计算多自由度结构附带一个冲击减(吸)振器前、后，受突加外扰力的位移响应历程。运用线性振动理论，通过一个典型算例，详细分析冲击减振器对结构振动能量的耗散过程。揭示了碰撞发生时刻，振动能量在系统内各阶模态上转移、扩散规律，展示了冲击减振器快速抑制振动响应的效果及其稳健性。此外，还探讨提高冲击减振器快速耗能性能的途径，比较不同修改方案的能量耗散情况和抑振效果。
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  基于摩擦诱导选择性刻蚀原理的单晶硅表面大面积织构加工

  李连凯;余丙军;郭剑;钱林茂

  . 2014, 50(17): 93-98.

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  信息、生物、先进制造、航天航空等高科技领域的飞速发展对微/纳加工技术及工艺提出了全新的、苛刻的要求，亟待发展创新的微纳加工方法。基于摩擦诱导微纳米加工方法，利用自制的多点接触微纳米加工设备，在单晶硅表面制备了各种大面积织构，并研究了织构形状和间距对表面接触角的影响规律。结果表明，单晶硅表面织构的线间距越小，表面接触角越大；“#”型织构相对于线性织构表现出更好的疏水性能，最大可使单晶硅表面的接触角增大145%。此外，利用摩擦诱导加工方法获得的表面织构具有良好的稳定性。放置一个月后，单晶硅表面织构的接触角测量结果与新鲜制备样品的测量结果相比没有明显变化。因此，摩擦诱导选择性刻蚀提供了一种实现单晶硅表面大面积功能织构加工的新方法。
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  基于L回归稳健拟合法的气缸套内表面形貌评定

  任志英;高诚辉;黄健萌

  . 2014, 50(17): 99-106.

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  为了润滑和节能减排，要求精加工的气缸套内表面具有某些“深谷”纹理以储存油剂，但这种分层功能表面也给表面质量的评定带来了困难。传统滤波法和基准拟合法所提取的基准面常常因“深谷”被“拉低”，最终偏离了理想表面，造成基准面的失真，使得后续的参数评定不够精确。现提出一种新的回归稳健拟合算法，即以二次函数和三角函数为基函数，结合马夸特算法(Levenberg- Marquardt, LM)的最大偏差最小化(Least absolute value, L)回归方法，实现在降低对分层功能表面中异常点影响的同时，快速完美重构基准面。仿真结果表明，该方法与最小二乘法(Least squares, Ls)相比，稳健性大大提高；与高斯回归滤波相比稳健性一致，但速度提高了近105倍，且ISO 25178-2中规范的表面三维幅度参数和功能参数与真实值的偏差都不超过2%；最后对实际气缸套内壁表面进行应用试验，结果表明比Ls更稳健，比高斯回归滤波更省时，能够满足提取基准面高精度与高效率的要求。
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  基于L回归稳健拟合法的气缸套内表面形貌评定

  任志英;高诚辉;黄健萌

  . 2014, 50(17): 99-106.

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  为了润滑和节能减排，要求精加工的气缸套内表面具有某些“深谷”纹理以储存油剂，但这种分层功能表面也给表面质量的评定带来了困难。传统滤波法和基准拟合法所提取的基准面常常因“深谷”被“拉低”，最终偏离了理想表面，造成基准面的失真，使得后续的参数评定不够精确。现提出一种新的回归稳健拟合算法，即以二次函数和三角函数为基函数，结合马夸特算法(Levenberg- Marquardt, LM)的最大偏差最小化(Least absolute value, L)回归方法，实现在降低对分层功能表面中异常点影响的同时，快速完美重构基准面。仿真结果表明，该方法与最小二乘法(Least squares, Ls)相比，稳健性大大提高；与高斯回归滤波相比稳健性一致，但速度提高了近105倍，且ISO 25178-2中规范的表面三维幅度参数和功能参数与真实值的偏差都不超过2%；最后对实际气缸套内壁表面进行应用试验，结果表明比Ls更稳健，比高斯回归滤波更省时，能够满足提取基准面高精度与高效率的要求。
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  区分弹性与塑性变形的结合面法向校正模型

  田红亮;钟先友;赵春华;赵新泽;方子帆;刘芙蓉;朱大林;林卫共;晏红

  . 2014, 50(17): 107-123.

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  基于Hertz弹性理论及分形几何学理论，以粗糙表面突峰变形特征、表面突峰承受法向接触载荷的光滑性和连续性为基础以及严格区分弹性变形和塑性变形，构架微动结合面的一种法向接触校对分形模型。导出表面突峰法向弹性接触载荷和表面突峰法向变形量之间的幂函数方程，提出微动结合面2个突峰之间互相作用的法向接触刚度的求导函数而非偏导函数求解准则。数值仿真曲线揭示：对于给定的法向接触载荷，随着分形维数的增加，实际接触面积首先增加然后降低；增加法向接触载荷或降低表面粗糙度都将增大实际接触面积；微动结合面法向接触刚度随着实际接触面积、法向接触载荷、相关因子或材料性能参数的增大而增大，而随着分形粗糙度的加大而降低；分形维数在较小范围内，微动结合面法向接触刚度随着分形维数从1变大而增强；但分形维数在较大范围内，微动结合面法向接触刚度时常随着分形维数的加大接近于2而降低。微动结合面法向接触校对分形模型的构思，能深入研究微动两粗糙表面之间的实际接触状态。
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  面向重用的废弃电路板拆解升温策略

  龙旦风;向东;张永凯;段广洪

  . 2014, 50(17): 124-132.

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  拆解废弃电路板(Printed circuit board, PCB)并重用高价值元器件是一种有效的回收再利用途径。在拆解过程中如果采用不合理工艺极容易导致元器件质量下降，其中塑封芯片内部界面分层是一种常见缺陷。芯片分层通常由过高温度所致，因此有必要对拆解过程电路板温度场和升温策略开展研究。根据充分熔焊和避免芯片分层这两个目标提出了峰值温度准则和升温速率准则：峰值温度准则要求在确保充分熔焊的前提下尽量降低电路板整体温度；升温速率准则要求先快速升温后缓慢升温。建立了多温区热风加热电路板的模型，并根据此模型提出基于温度场均匀性的拆解升温策略以获得符合两条升温准则的温度曲线。利用自主研制的废弃电路板拆解机进行试验验证，结果表明：利用拆解升温策略得到的先快后慢型升温的温度场均匀性明显优于斜坡型升温；用这两种温度曲线拆解电路板得到的元器件拆解率相差很小；与斜坡型升温相比，拆解升温策略使拆解过程造成的分层芯片比例降低80%。因此，基于温度场均匀性的拆解升温策略在不明显改变拆解率的前提下可有效避免拆解造成芯片分层。
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  面向高效低碳的机械加工工艺路线多目标优化模型

  李聪波;李鹏宇;刘飞;崔龙国;税虹

  . 2014, 50(17): 133-141.

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  工艺路线规定了将毛坯变成零部件的整个加工过程，工艺路线的低碳优化直接关系到产品生产全过程及整个车间的低碳生产。为实现机械加工工艺路线的低碳优化决策，引入特征元和加工元概念表示机械零部件特征，建立以工艺路线最短总加工时间(高效)和最低总碳排放(低碳)为优化目标的机械加工工艺路线多目标优化模型。应用改进的NSGA-II(Non-dominated sorting genetic algorithm II)算法对优化模型进行寻优求解。以某机床电动机座加工过程为例验证了所建模型的有效性和实用性。
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  自变位全载荷下车削中心刚度检测及螺栓结合部设计应用

  惠烨;黄玉美;杨新刚;李艳

  . 2014, 50(17): 142-148.

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  为了实现对数控车削中心主轴箱刚度准确评价及给主轴箱结构改进方案提供负载下刚度检测依据，深入研究全载荷加载装置的加载原理，提出自动变位全载荷下车削中心主轴箱静刚度检测方法，研制全载荷加载装置，应用自动变位全载荷加载装置对车削中心施加载荷进行主轴箱静刚度检测试验；采用有限元法计算全载荷下车削中心主轴箱的静刚度及刚度分布，分析了主轴箱的刚度分布特点；在试验和有限元分析的基础上改进了主轴箱结构的设计方案，修改主轴箱与床身连接的螺栓结合部，使主轴箱静刚度得以提高；通过将改进前后的试验结果与有限元分析进行对比，验证了试验方法的正确性以及基于螺栓结合部的改进方案的有效性。
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  多轴超精密同步运动控制系统中的数据交互机制

  程鑫

  . 2014, 50(17): 149-156.

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  多轴超精密同步运动控制系统采用并行多处理器架构，提出基于分布式共享存储思路的数据交互机制，应对该控制系统中的高效数据采样与传输。设计含自定义总线的多总线运动控制网络，在分布式物理内存上实现统一编址的共享内存模型，通过基于硬件实现的消息传递服务刷新共享数据而维护其一致性，减小共享数据访问开销；将数据交互过程与实时控制算法呈流水线进行，优化并行计算周期时隙分配，最大化并行处理器使用效率；制定数据交互过程的精密同步策略，实现激光干涉测量位置数据同步采样。试验表明，数据交互机制性能不受并行处理器数目增多的影响，能达到稳定高带宽和精确数据传输延迟；同步策略能实现亚纳秒级别的位置数据采样同步误差，且该误差随信号传输距离稳定分布。应用实例证明了本研究内容的有效性。
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  基于自由曲面的剐齿刀结构设计

  李佳;娄本超;陈新春

  . 2014, 50(17): 157-164.

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  针对实际生产对剐齿刀的迫切需求，基于自由曲面设计理论和制造技术，提出适应各种渐开线圆柱齿轮剐齿加工的刀具结构设计方案。以设计原理和可制造性为依据，选择球面为初始前刀面，建立其自由曲面模型；基于曲面共轭原理，建立待加工齿面的共轭面模型；以无理论加工齿形误差为目标，采用前刀面与齿面共轭面的交线作为主刃，建立其数学模型；以一系列的主刃为基础，建立自由曲面形式的主后刀面的数学模型；按照与主后刀面设计相同方法，建立顶刃和顶后刀面的数学模型；通过计算实例验证设计方法和数学模型的有效性和可行性。
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  复合材料布带缠绕成型柔性压辊自适应偏航控制技术

  何晓东;史耀耀;段继豪;阎龙

  . 2014, 50(17): 165-170.

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  研究复合材料预浸胶布带缠绕控制方法。针对缠绕工艺过程复合材料预浸胶布带受压强不均匀易导致制品性能缺陷，提出用于缠绕层厚度不均匀的缠绕点控制方法——柔性压辊自适应偏航控制方法。在分析复合材料预浸胶布带缠绕成型工艺特性以及刚性压辊与柔性压辊缠绕缺陷的基础上，提出柔性压辊自适应偏航控制要素，建立柔性压辊前点在机床坐标系中的位置表达式。设计自适应偏航控制试验平台，基于试验平台分析柔性压辊的自适应偏航控制方法，根据柔性压辊自适应偏航控制要素，建立柔性压辊自适应偏航控制算法，由此算法设计柔性压辊自适应偏航控制系统。试验验证该方法的可行性及正确性，结果表明，与刚性压辊及柔性压辊相比较，柔性压辊自适应偏航方法能够获得密实的缠绕制品，同时保证缠绕成型过程中压辊前点的位置精度。
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  结构耐撞性优化中径向基函数散布常数选取方法

  伊建军;李云鹏;陈飙松;张盛

  . 2014, 50(17): 171-178.

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  针对代理模型优化技术在结构耐撞性优化中的应用问题，开展了径向基函数和响应面的预测精度检测和适用性研究，并针对径向基函数中散布常数取值机制不明确的问题进行数值分析，提出基于优化计算的选取策略。具体实施为，先使用遗传算法(Genetic algorithm，GA)直接进行搜寻优化，得到的结果可认为是最优结果，并作为代理模型优化方法的参照；通过实例证实代理模型精度检测的必要性，并检验均匀试验设计、中心复合试验设计、析因试验设计在碰撞问题中的适用性；在构造径向基函数时将散布常数设为变量，再以几个随机样点处的数值结果为目标进行模型修正，得到修正的散布常数，代入构造的径向基函数中。结果表明该方案得到的散布常数能够使得径向基函数更好地表征结构耐撞性问题。
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  基于扰动观测的非圆零件CNC加工的迭代学习复合PID控制

  江思敏;王先逵

  . 2014, 50(17): 179-185.

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  在加工高精度非圆零件时，通常先产生非圆零件的轮廓生成直线伺服器的运动轨迹，然后高响应直线伺服器按照生成的运动轨迹进行往复运动，并和驱动非圆零件的主轴同步控制。非圆零件加工轨迹的控制精度是影响零件数控加工的重要因素。提出一种基于扰动观测的数字PID和迭代学习复合控制算法，根据非圆轮廓轨迹表现的周期性特征，使用数字PID和迭代学习控制的方法，可以有效达到非圆零件加工的控制精度，加工过程中的扰动同样影响零件的加工精度，通过扰动观测器来实现对扰动的有效反馈补偿控制，提高系统的控制精度，从而使非圆截面的切削控制精度得到提高，非圆零件的加工精度也可以得到显著提高。
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  镍基粉末高温合金切削加工表面白层形成热-力耦合作用机理

  刘战强;吕绍瑜

  . 2014, 50(17): 186-193.

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  对镍基粉末高温合金FGH95进行高速铣削加工试验，研究切削速度对FGH95切削表面白层厚度的影响规律，利用有限元对FGH95高速铣削过程进行二维仿真，获得已加工表面的温度场、应变场和应变率场。研究结果表明：FGH95已加工表面白层厚度随着切削速度的提高呈现先增大后减少的趋势；已加工表面温度、应变和应变率的综合作用使表面材料发生相变和晶粒细化，相变和晶粒细化的耦合作用促进白层的产生；切削过程中FGH95塑性变形导致白层形成的临界温度降低，促进白层的产生；切削表面的高应变率导致FGH95白层形成的临界温度升高，阻碍白层的产生。
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  单晶硅微尺度磨削材料去除过程试验研究

  程军;王超;温雪龙;尹国强;巩亚东;宋华

  . 2014, 50(17): 194-200.

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  针对单晶硅这一典型硬脆材料的微磨削材料去除过程进行理论及试验分析，建立了单晶硅微磨削槽磨未变形切屑厚度数学模型，采用电镀金刚石微磨棒在精密微磨削机床上进行单晶硅的微尺度槽磨磨削试验。通过对试验结果的分析给出单晶硅微尺度磨削中边缘裂纹宽度随加工参数变化情况，以及微磨削加工参数对单晶硅加工后表面粗糙度的影响规律。建立微磨削槽磨未变形切屑厚度与试验试验加工过程中单晶硅微磨削力的关系，试验发现当未变形切屑厚度小于晶格常数时，微磨削力有随着未变形切屑厚度减小而增大的现象，为单晶硅微尺度磨削加工领域提供了理论参考与试验依据。
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  多孔复合结合剂立方氮化硼砂轮磨损特性

  陈珍珍;徐九华;丁文锋;马昌玉

  . 2014, 50(17): 201-207.

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  针对难加工材料高效磨削砂轮难以满足高气孔率与高强度要求问题，基于氧化铝空心陶瓷球颗粒造孔与增强，开发了一种新型多孔复合结合剂立方氮化硼(Cubic boron nitride, CBN)砂轮。开展了镍基高温合金磨削试验，分别从磨削力、砂轮径向磨损量、磨损形貌过程等方面分析多孔砂轮的磨损特性，并与白刚玉砂轮进行对比。研究表明：多孔复合结合剂CBN砂轮磨削高温合金的磨削力和磨削温度均小于白刚玉砂轮；当单位材料去除率为4 mm3/(mm•s)时，多孔复合结合剂CBN砂轮的磨削比是白刚玉砂轮的6倍；多孔复合结合剂CBN砂轮磨削高温合金的磨损形式主要是磨粒磨耗磨损、磨粒及结合剂破碎磨损及黏附磨损，磨损过程伴随新磨粒与气孔的出露。相比之下，白刚玉砂轮黏附堵塞现象严重，砂轮磨损快，工件表面质量难以保证。