材料的微观去除机理、多能场复合加工技术一直是当今精密、超精密加工领域的研究热点之一，我院向道辉教授团队近年来持续在该领域开展工作，并取得了一定的研究进展。日前，国际TOP期刊《Journal of Materials Processing Technology》（IF=6.162）、《Ceramics International》（IF=5.532）刊发了该团队的最新三项研究成果。
[1] Lei X H, Xiang D H, Peng P C, Liu G F, Li B, Zhao B, Gao G F. Establishment of dynamic grinding force model for ultrasonic-assisted single abrasive high-speed grinding[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2022, 300: 117420.
[2] Liu G F, Xiang D H, Peng P C,Li YQ,Yuan Z J,Zhang Z M,Gao G F,Zhao B. Establishment of scratching force model for micro-removal of SiCp/Al composites by ultrasonic vibration[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2022, 307: 117677.
[3] Peng P C, Xiang D H, Li Y Q, Yuan Z J, Lei X F, Li B, Liu G F, Zhao B, Gao G F. Experimental study on laser assisted ultrasonic elliptical vibration turning (LA-UEVT) of 70% SiCp/Al composites[J]. Ceramics International, 2022, 48(22): 33538-33552.
1）针对磨粒磨损对磨削力的影响，向道辉教授团队采用在刀具基体上电镀单颗CBN磨粒进行磨削实验。通过分析磨粒磨损形式并讨论其形成原因，并基于磨粒磨损体积与时间的变化关系，团队建立了超声辅助磨削中单颗磨粒动态磨削力理论模型并探索了不同参数下磨削力的变化规律，经QT500-7球磨铸铁磨削实验对理论模型进行了验证，为研究超声振动精密磨削的磨削机理奠定了基础。
该文第一作者为硕士研究生雷小飞，通讯作者为向道辉教授（博士生导师），河南理工大学为第一完成单位。该论文得到了国家自然科学基金面上项目（No.51975188）、高性能复杂制造国家重点实验室开放基金（No.Kfkt2017-09）的经费资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2021.117420
图1 磨粒磨损形式
图2 磨粒高度及面积测量
图3 仿真及试验结果
2）微去除加工可以看做工具在工件上的微观划刻作用，为探究SiCp/Al复合材料的微去除机理，向道辉教授团队基于材料特性和超声加工特性，将划刻力分为多个部分进行计算，提出了超声振动辅助划刻力模型，并自主搭建了超声振动辅助划刻装置，对多种体积分数的SiCp/Al复合材料进行了试验验证，该研究为复合材料的微去除加工提供了一定的理论指导。
该文第一作者为硕士研究生刘高峰，通讯作者为向道辉教授（博士生导师），河南理工大学为第一完成单位。该论文得到了国家自然科学基金面上项目（No.51975188）、河南省科技攻关项目（No.222102220005）的经费资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2022.117677
图4 加工原理
图5 试验与预测值
3）针对高体积分数的SiCp/Al复合材料加工效率低、加工表面质量不高等难题，向道辉教授团队提出了一种激光辅助超声椭圆振动加工技术（LA-UEVT）对70% SiCp/Al进行车削试验研究，结果表明，相对于传统加工（TM）和激光辅助加工（LAT），LA-UEVT有效降低了切削力和表面粗糙度，提高了塑性去除能力，并有效抑制了表面损伤和亚表面损伤。该研究为高强度复合材料的加工提供了一种可行的方法。
该文第一作者为博士研究生彭培成，通讯作者为向道辉教授（博士生导师），河南理工大学为第一完成单位。该论文得到了国家自然科学基金面上项目（No.51975188）、河南省科技攻关项目（No.222102220005）的经费资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.07.298
图6 激光辅助超声椭圆振动加工原理
图7 切削力、表面质量、亚表面损伤和切屑试验结果
