CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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微磨料气射流加工结构化拓扑鱼鳞表面的实验研究

智佳琦 吕玉山 李兴山 陈超

智佳琦, 吕玉山, 李兴山, 陈超. 微磨料气射流加工结构化拓扑鱼鳞表面的实验研究[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2024, 44(3): 391-397. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0139
引用本文: 智佳琦, 吕玉山, 李兴山, 陈超. 微磨料气射流加工结构化拓扑鱼鳞表面的实验研究[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2024, 44(3): 391-397. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0139
ZHI Jiaqi, LYU Yushan, LI Xingshan, CHEN Chao. The experimental study on structured topological fish scale surface by micro-abrasive jet machining[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2024, 44(3): 391-397. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0139
Citation: ZHI Jiaqi, LYU Yushan, LI Xingshan, CHEN Chao. The experimental study on structured topological fish scale surface by micro-abrasive jet machining[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2024, 44(3): 391-397. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0139

微磨料气射流加工结构化拓扑鱼鳞表面的实验研究

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0139
基金项目: 国家自然科学基金(51875368)。
详细信息
    作者简介:

    智佳琦,男,1999年生,硕士研究生。主要研究方向:先进数控技术及应用。E-mail:1543076092@qq.com

    通讯作者:

    吕玉山,男,1961年生,工学博士、教授、硕士研究生导师。主要研究方向:磨削与抛光、仿生技术。E-mail:yushan_lu@aliyun.com

  • 中图分类号: TG664

The experimental study on structured topological fish scale surface by micro-abrasive jet machining

  • 摘要: 为了在脆性难加工材料上制备结构化鱼鳞表面,首先提取了鱼鳞表面的拓扑特征,建立了鱼鳞单元的表面模型,并基于鱼鳞模型进行搭接,得到结构化鱼鳞表面;然后根据微磨料气射流加工原理,分析了气射流加工拓扑鱼鳞实验的可行性与影响结构化鱼鳞表面形貌的重要工艺参数;最后采用单因素实验法对重要加工参数进行实验分析,得到了较好的拓扑鱼鳞表面单元,并以此进行排布得到结构化表面。研究结果表明,微磨料气射流加工结构化拓扑鱼鳞表面较为合理的工艺参数组合是加工时间为10 s、气射流加工压力为0.5 MPa、靶距离为10 mm以及射流角度为30°,在此工艺条件下,鱼鳞表面的形态和尺寸可能会受到一定的影响,但鱼鳞表面的拓扑属性保持不变。

     

  • 图  1  鱼鳞表面结构

    Figure  1.  Surface structure of fish scales

    图  2  随行波结构示意图

    Figure  2.  Diagram of trailing wave structure

    图  3  拓扑鱼鳞表面单元轮廓示意图

    Figure  3.  Topology fish scale surface unit outline

    图  4  鱼鳞表面排列示意图

    Figure  4.  Scale surface arrangement diagram

    图  5  垂直加工示意图

    Figure  5.  Vertical machining diagram

    图  6  倾斜加工示意图

    Figure  6.  Inclined machining diagram

    图  7  实验装置示意图

    Figure  7.  Schematic diagram of experimental apparatus

    图  8  不同射流角度的加工形貌图

    Figure  8.  Machining topography of different jet angles

    图  9  不同加工时间的加工形貌图

    Figure  9.  Machining topography of different processing time

    图  10  不同靶距离的加工形貌图

    Figure  10.  Machining topography of different target distances

    图  11  不同气射流压力的加工形貌图

    Figure  11.  Machining morphology of different air jet pressures

    图  12  拓扑鱼鳞表面3D视图

    Figure  12.  Topology fish scale surface 3D view

    图  13  结构化拓扑鱼鳞表面3D图

    Figure  13.  Structured topological 3D view of fish scale surface

    表  1  单因素实验设计表

    Table  1.   Single factor experimental design table

    编号射流角度/(°)加工时间/s靶距离/mm加工压力/MPa
    13010100.5
    24510100.5
    36010100.5
    43015100.5
    53020100.5
    6301050.5
    73010150.5
    83010100.4
    93010100.6
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-07-12
  • 修回日期:  2023-08-16
  • 录用日期:  2023-09-11
  • 网络出版日期:  2023-11-06
  • 刊出日期:  2024-06-28

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