【機床商務網欄目 機床人才】第19屆全國特種加工學術會議雖已落下帷幕，但余音裊裊。一系列特種加工前沿學術理論、一大批特種加工創新研究成果在大會上得到展示，給特種加工領域下一階段的學科研究和技術發展提供了有益參考。在3月27日會議設置的6大分會場上，共有160多個報告進行了現場交流。科學引導、融合創新、高端發展，不同學術思維的碰撞為特種加工領域的學術發展延續和增強了生命力。
 

　　經推薦，有8篇學生報告被授予“第19屆全國特種加工學術會議優秀學生報告”的稱號。這些報告有的學術邏輯清楚、研究事實清晰，有的契合學術研究熱點、體現前沿創新精神，有的結合生產實際需求、解決工程應用難題。特此集結，把這些優秀報告做一介紹，以供學習或參考，更期望特種加工領域的廣大科技工作者孜孜以求，取得更多的研究成果，促進特種加工技術更好的發展。
 

　　第19屆全國特種加工學術會議優秀學生報告
 

 

　　01
 

　　江蘇大學  緱延強
 

　　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，孟憲凱，黃舒，張宇，周建忠
 

　　單位：江蘇大學機械工程學院
 

　　摘要：超疏水表面具有巨大的應用潛力，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的制備過程復雜、成本較高，所制備的微納多級超疏水織構易發生折斷、脫落，基體材料力學性能較低。針對超疏水表面制備后基體材料力學性能強化問題，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。研究結果表明，在激光沖擊強化材料表面采用激光刻蝕的方法制備微納多級疏水織構具有獨特的優勢，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，拉伸強度和延伸率分別提高17.3%和12.6%，并在基體材料內部產生了高幅殘余壓應力，提高了航空鋁合金超疏水表面制備后基體材料的力學性能，促進了超疏水制備工藝在航空領域的廣泛應用。
 

　　02
 

　　南方科技大學  關均銘
 

　　單晶碳化硅晶圓高效精密放電減薄技術基礎研究
 

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　　作者：關均銘，趙永華
 

　　單位：南方科技大學機械與能源工程系
 

　　摘要：單晶碳化硅(SiC)作為新一代的功率半導體材料，在智能電網、新能源汽車、軌道交通、工業機器等重要領域具有廣闊的應用前景；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理出發，探索一種基于放電的非接觸式晶圓減薄工藝方法。研究發現，基于放電的減薄方法可實現等同于機械研磨的加工效率(>10 μm/min)，可將亞表面損傷控制在1 μm以內，并得益于非接觸加工特性降低了晶圓破碎風險，實現了厚度小于30 μm 的SiC晶圓減薄加工。以上結果表明，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  李贊
 

　　線電極電火花磨削微細軸表面的液體磁性磨具拋光試驗研究
 

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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1,2
 

　　單位：1. 太原理工大學機械與運載工程學院；2. 精密加工山西省重點實驗室
 

　　摘要：隨著科學技術的發展，越來越多的高精尖產品大量應用微小零件或微結構。采用線電極電火花磨削技術制造的微細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，難以直接應用在較高需求的場合，但可以通過拋光技術提高表面質量和去除重熔層。為此，設計了基于液體磁性磨具的拋光裝置并集成到現有機床，以實現微細軸在線拋光，同時可避免因重復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左右的鎢材質微細軸，探究了加工時間、磁場強度、主軸轉速、運動軌跡、微細軸直徑和磨料粒徑對材料去除量和表面粗糙度的影響。結果顯示，液體磁性磨具在線拋光裝置可有效對鎢材質微細軸進行拋光處理，有效去除因電火花加工產生的重熔層，并且拋光后線粗糙度值明顯降低，數值最小可降至Ra0.019 μm。
 

　　04
 

　　北京航空航天大學  孫哲飛
 

　　緊固孔精強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1,2,3
 

　　單位：1. 北京航空航天大學機械工程及自動化學院; 2. 北京航空航天大學仿生與微納系統研究所; 3. 北京生物工程高精尖創新中心
 

　　摘要：當前飛機裝配過程中仍大量使用緊固孔來實現結構件的機械連接，而孔是高度應力集中的部位，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，并設計了超聲橢圓換能器來完成鈦合金/鋁合金等制孔工藝研究。實驗發現，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，這主要是由于高頻斷續切削帶來的降力、降熱效果可以使波動式鉸孔工藝系統更加穩定。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，提高殘余壓應力和顯微硬度，實現緊固孔結構件疲勞壽命成倍提高。
 

　　05
 

　　上海交通大學  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，奚學程1,2，張亞歐1,2，趙萬生1,2
 

　　單位：1. 上海交通大學機械與動力工程學院; 2. 機械系統與振動國家重點實驗室
 

　　摘要：具有圓錐曲線邊界及型腔的零部件被廣泛應用于模具、齒輪制造等工業領域。由于標準NC代碼僅支持直線和圓弧等簡單幾何形狀，且考慮刀具補償后的曲線往往不具有原曲線的形式，CAM系統通常采用直線段逼近曲線后生成刀具軌跡；然而，直線逼近達到較高精度時所需要的直線段長度較小且數量龐大，易造成機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Hausdorff距離和變步長策略控制逼近誤差及逼近曲線段長度。實驗證明，所提出算法可以在保證加工精度的基礎上顯著提升最小逼近曲線長度，降低加工代碼數量，這對于減少機床沖擊、速度頻繁波動以及降低速度規劃前瞻功能的實時計算量有著重要作用。
 

　　06
 

　　南京航空航天大學  王京濤
 

　　脈動態電解加工TiAl45XD合金試驗研究
 

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　　作者：孟德滿，徐正揚，王玉弟，王京濤
 

　　單位：南京航空航天大學機電學院
 

　　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注和應用，但仍存在間隙內產物排出能力差和加工精度低等問題，脈動態電解加工將工具振動與脈沖給電優化耦合，改變了間隙狀態，提高了產物排出能力和精度，是一種有效的解決方案。課題組在研制的脈動態電解加工機床裝備上優化了給電脈寬與工具振動耦合策略，針對TiAl45XD合金開展了脈動態電解加工試驗研究，并與直流振動電解加工進行了對比，詳細分析了加工參數對葉片表面質量和精度的影響規律。試驗結果表明，提出的脈動態電解加工方法表現出很好的工藝效果，該方法為航空發動機TiAl葉片的高精度制造提供了解決途徑，并可用于其他復雜型面類部件的電解加工。
 

　　07
 

　　西南科技大學  向露
 

　　仿生超疏水表面結構的制備
 

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　　作者：向露1,2，袁衛鋒1,2
 

　　單位：1. 西南科技大學制造科學與工程學院；2. 制造過程測試技術教育部重點實驗室
 

　　摘要：以自然界中動植物為靈感設計的仿生超疏水表面結構在液滴定向運輸研究中受到許多關注。實驗中發現，冰島野罌粟花苞表面的絨毛結構能夠儲存空氣，使得花苞遇水呈現超疏水性，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構實現表面超疏水性能和液滴定向運輸。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度，再以此為材料采用光固化3D打印技術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構。結果表明，將結構浸入水中時，柱桿陣列會被空氣膜包圍，液態水無法侵入柱桿之間的空隙而與底板接觸，仿生結構呈現出優異的疏水性；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動到柱桿端部。此仿生表面結構的疏水性能穩定、制備工藝簡單，在微滴分離和液滴定向運移等領域具有潛在的應用價值。
 

　　08
 

　　南方科技大學  詹順達
 

　　等離子體輔助微細電解加工技術基礎研究
 

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　　作者：詹順達，趙永華
 

　　單位：南方科技大學機械與能源工程系
 

　　摘要：在微細電解加工中，工具電極側壁雜散電流以及加工間隙內傳質困難問題會導致加工精度和表面質量降低，同時針對化學惰性材料以及表面易鈍化材料，電解加工難以順利進行。為拓展微細電解加工性能，提出了一種等離子體輔助微細電解加工方法。通過在工具電極表面誘導產生等離子體來強化極間傳質效率，使電解產物快速從加工區域排出，從而提高電解加工表面質量，且等離子體層和氣體層的包裹對工具電極起到側壁絕緣的效果，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惰性材料的電解加工效率。進一步地，通過實驗驗證了等離子體輔助微細電解加工在微結構和微棒加工上的應用。