高精度不锈钢微织构的椭圆振动金刚石切削加工机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51905194
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0509.加工制造
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Surface texturing is a promising approach for controlling the friction between rubbing surfaces in mechanical components. For the ultra-precision machine tool industry, textures have the advanced application in improving the positioning accuracy of the hydrodynamic guideways. In particular, ultra-precision diamond cutting has be considered as a promising manufacturing method to fabricate surface textures with high accuracy and reproducibility. However, the ordinary diamond cutting can not be directly applied to stainless steel machining due to the severe thermochemical tool wear. In this work, the elliptical vibration cutting with a single crystal diamond tool is applied to the fabrication of micro textures on stainless steel. The mechanism of textures generation was investigated in detail by the FEM simulation with considering the mechanism of elastoplastic, material and tribology. The machined surface quality and the fabricated surface profile of textures were clarified. Moreover, the influence of vibration locus on the textures’ profile accuracy was quantitatively investigated. Hence, an amplitude control compensation method was proposed to decrease the machining error in texturing process. With the above-mentioned achievements, the experimental verifications of texture fabrications and friction tests were finally carried out. This work sheds much light on an interesting and promising manufacturing technique to fabricate surface textures for friction reduction between rubbing surfaces in mechanical elements.
表面功能微织构可以有效的控制机械部件滑动表面间的摩擦力,对于提高超精密机床不锈钢液压导轨关键部件的定位精度具有广阔的应用前景。虽然近些年来金刚石超精密切削技术已发展成为高精度微织构制造的一种有效方法,然而不锈钢是一种易与金刚石发生热化学反应导致刀具急剧磨损的难加工黑色金属材料,普通的金刚石切削方法难以直接用于不锈钢的超精密微细切削。本项目将椭圆振动金刚石切削加工技术应用于制备不锈钢表面高精度微织构,开展有限元仿真和实验研究,基于弹塑性力学、材料力学和摩擦学详细阐明微织构创成机制;随后系统研究刀具振动轨迹对微织构形状精度的影响机制,揭示不同振动轨迹对微织构加工精度的定量映射影响关系,提出可控振幅误差补偿方法并开展实验验证。本项目的研究为超精密机床滑动部件间降摩擦微织构的高精度制造提供了一种重要的技术手段。

结项摘要

本项目主要以降低机械部件滑动表面间的摩擦力为目标,研究椭圆振动金刚石切削加工技术在制备不锈钢表面高精度功能微织构表面的加工机理和工艺技术。具体开展了不锈钢微织构椭圆振动金刚石切削加工有限元仿真研究并进行实验验证,揭示微织构表面创成机制;基于椭圆振动切削过程中刀具运动学方程,构建刀具振动运动轨迹模型,数值解析微织构的成形轮廓,揭示不同振动轨迹对微织构加工精度的定量映射影响关系;随后开展不锈钢表面高精度微织构的制备工作并进行摩擦特性实验验证,自主研制高频高精椭圆振动切削装备,将自研装置装备于超精密加工机床,验证振幅补偿后的高精度微织构成形机制。最后开展摩擦特性实验,评价不同面形精度微织构功能表面的摩擦特性。理论与实验验证微正弦波凹坑具有最优降摩擦性能,摩擦系数约降低至平面接触的25%。本项目为不锈钢表面高精度微织构加工机理及方法为超精密机床滑动零部件间摩擦力的精确控制提供技术保障。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Modified Wettability of Micro-structured Steel Surfaces Fabricated by Elliptical Vibration Diamond Cutting
椭圆振动金刚石切割微结构钢表面的润湿性改进
  • DOI:
    10.1007/s40684-021-00358-z
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Jianguo Zhang;Andreas Rosenkranz;Junjie Zhang;Jiang Guo;Xiaoqing Li;Xiao Chen;Junfeng Xiao;Jianfeng Xu
  • 通讯作者:
    Jianfeng Xu
Machinability of single crystal calcium fluoride by applying elliptical vibration diamond cutting
椭圆振动金刚石切削单晶氟化钙的切削加工性
  • DOI:
    10.1016/j.precisioneng.2020.06.008
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Precision Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jianguo Zhang;Junjie Zhang;Changlin Liu;Xiao Chen;Jianfeng Xu;Jianfeng Xu
  • 通讯作者:
    Jianfeng Xu
A critical review on the chemical wear and wear suppression of diamond tools in diamond cutting of ferrous metals
黑色金属金刚石切削中金刚石工具化学磨损和磨损抑制的批判性评论
  • DOI:
    10.1088/2631-7990/ab5d8f
  • 发表时间:
    2020-03-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF EXTREME MANUFACTURING
  • 影响因子:
    14.7
  • 作者:
    Jiang, Guo;Zhang Jianguo;Guo Dongming
  • 通讯作者:
    Guo Dongming
Dynamic contour error compensation in micro/nano machining of hardened steel by applying elliptical vibration sculpturing method
椭圆振动雕刻法微纳加工淬火钢动态轮廓误差补偿
  • DOI:
    10.1016/j.precisioneng.2021.03.017
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Precision Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jianguo Zhang;Norikazu Suzuki;Eiji Shamoto;Jianfeng Xu
  • 通讯作者:
    Jianfeng Xu
Numerical investigation on material removal mechanism in elliptical vibration cutting of single-crystal silicon
单晶硅椭圆振动切削材料去除机理的数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.mssp.2021.106019
  • 发表时间:
    2021-06-17
  • 期刊:
    MATERIALS SCIENCE IN SEMICONDUCTOR PROCESSING
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Liu, Changlin;Zhang, Jianguo;Xu, Jianfeng
  • 通讯作者:
    Xu, Jianfeng

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其他文献

基于塑性区分布形态的软弱破碎巷道围岩控制原理研究
  • DOI:
    10.13545/j.cnki.jmse.2020.03.003
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    采矿与安全工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁超;张建国;王卫军;吕有厂;郭建伟;曹其俭;李文超
  • 通讯作者:
    李文超
广西大青山杉木人工林碳氮磷生态化学计量特征
  • DOI:
    10.5846/stxb201812192754
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡小燕;段爱国;张建国
  • 通讯作者:
    张建国
The influence of diagenetic heterogeneity on tight-reservoir properties in the Upper Triassic Yanchang Formation, Southeastern Ordos Basin, China
鄂尔多斯盆地东南部上三叠统延长组成岩作用非均质性对致密储层性质的影响
  • DOI:
    10.1080/15567036.2020.1868624
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    ENERGY SOURCES, PART A: RECOVERY, UTILIZATION, AND ENVIRONMENTAL EFFECTS
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王力;张建国;姜在兴;韩超;罗丹婷;张译丹
  • 通讯作者:
    张译丹
塔克拉玛干沙漠公路防护林不同咸水滴灌下土壤有机碳与无机碳垂直分布特征
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1001-7461.2019.04.01
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    西北林学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张谦;张建国;王丽梅;丁晓雪;马爱生;张红;李利敏
  • 通讯作者:
    李利敏
多输入多输出雷达波束空间ESPRIT角度估计方法
  • DOI:
    10.13229/j.cnki.jdxbgxb20210010
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    吉林大学学报. 工学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐丽琴;李勇;刘有耀;张建国
  • 通讯作者:
    张建国

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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