基于自转一阶非连续式微球双平盘研磨的运动学分析与实验研究

目的 分析不同研磨压力、下研磨盘转速、保持架偏心距和固着磨料粒度对微球精度的影响,确定自转一阶非连续式双平面研磨方式在加工GCr15轴承钢球时的最优研磨参数,提高微球的形状精度和表面质量。方法 首先对自转一阶非连续式双平盘研磨方式微球进行运动学分析,引入滑动比衡量微球在不同摩擦因数区域的运动状态,建立自转一阶非连续式双平盘研磨方式下的微球轨迹仿真模型,利用MATLAB对研磨轨迹进行仿真,分析滑动比对研磨轨迹包络情况的影响。搭建自转一阶非连续式微球双平面研磨方式的实验平台,采用单因素实验分析主要研磨参数对微球精度的影响,得到考虑圆度和表面粗糙度的最优参数组合。结果 实验结果表明,在研磨压力为0.10 N、下研磨盘转速为20 r/min、保持架偏心距为90 mm、固着磨料粒度为3000目时,微球圆度由研磨前的1.14μm下降至0.25μm,表面粗糙度由0.129 1μm下降至0.0290μm。结论 在自转一阶非连续式微球双平盘研磨方式下,微球自转轴方位角发生突变,使研磨轨迹全覆盖在球坯表面。随着研磨压力、下研磨盘转速、保持架偏心距的增大,微球圆度和表面粗糙度呈现先降低后升高的趋势。随着研磨...     

研磨盘运动特性对氮化硅陶瓷球成形影响性分析

为提高氮化硅陶瓷球加工精度,提出研磨盘偏摆运动可控的新型锥形柔性支承研磨方式,探究柔性支承研磨方式下陶瓷球成形机理。基于新型研磨方式建立仿真模型,深入分析研磨盘偏摆运动对于氮化硅陶瓷球研磨轨迹与受力状态影响。在搭建的新型锥形柔性支承研磨平台上进行正交实验,进一步分析研磨盘运动特性对球体成形的影响。仿真与实验结果表明：在柔性支承研磨方式下,随着研磨盘偏摆角增大,球体轨迹均匀性标准差从43.58降至35.49,最大接触力提升至初始值的4倍,陶瓷球平均球直径变动量从1.466μm增至2.382μm,批直径变动量从4.98μm增至10.27μm。研磨盘偏摆运动有利于优化研磨轨迹,但增大了球体受力的不均匀性,不利于改善氮化硅陶瓷球平均球直径变动量与批直径变动量,在实际加工过程中,研磨盘偏摆角需控制在0.02°以内。     

利用自转角控制法进行钢球的多阶段研磨--泡沫聚氨酯垫研磨

最近开发的钢球自转角控制多阶段研磨法具有良好的钢球研磨性能,其中V形研磨盘分成两部分,三个研磨盘均可独立运转.本文主要讨论使用聚氨酯垫时的钢球研磨特性.实验是用粒度从5.5μm到0.3μm不等的氧化铝磨粒进行的.发现使用聚氨酯垫研磨的钢球表面粗糙度比铸铁研磨盘小.实验表明,粒度逐级减小有利于降低钢球的表面粗糙度,自旋角θ对钢球的表面粗糙度和加工量均有影响.     

陶瓷球研磨加工的新方法

为提高陶瓷球研磨加工效率，在理论分析的基础上，提出了一种新的研磨方法即锥形研磨法，这种方法能保证陶瓷球获得充分的自旋运动，与传统的Ｖ形槽研磨法比具有较高的效率，本文采用两种研磨法进行了陶瓷球研磨的对比试验，据此确定了研磨的陶瓷球的合理工艺参数以及提高效率的具体工艺措施。     

Si3N4陶瓷球研磨轨迹分析及其对表面质量的影响机制

目的 明确在相同的研磨液配比、磨料类型,不同的研磨盘转速、研磨装置施加的载荷、磨粒粒径下,陶瓷球研磨轨迹对陶瓷球表面质量的影响,确定锥形研磨法加工的氮化硅陶瓷球的最优研磨参数,提高陶瓷球的表面质量。方法 首先建立研磨盘和氮化硅陶瓷球的相对运动模型,利用MATLAB模拟不同研磨参数的下氮化硅陶瓷球的研磨轨迹,分析得到研磨参数和研磨轨迹的变化关系;再利用锥形研磨装置进行单因素实验验证,参与实验的3个变量设定为磨粒型号(粒径)、研磨盘转速和研磨装置施加载荷,将实验结果取样,通过粗糙度仪测量球体的表面粗糙度,用扫描电镜和超景深三维显微镜检测研磨后的陶瓷球表面形貌,结合仿真分析和实验结果探究研磨参数对加工后表面质量的影响。结果 将不同仿真轨迹下得到的研磨参数变化规律与实验结果相结合,得到了最佳的研磨参数,即研磨盘转速为50 r/min,施加的载荷为1.30 N,磨粒类型为W7。在此条件下得到的陶瓷球表面的粗糙度为0.009 6 μm,基本能达到实际生产中对G3级精度全陶瓷球的质量要求。结论 陶瓷球的表面质量受到研磨盘转速、研磨装置施加载荷及磨粒粒径的影响较大,由仿真分析和实验结合可知,在研磨过程中随着磨粒粒径的减小,以及研磨盘转速和载荷的下降,陶瓷球的研磨轨迹趋于稀疏,表面粗糙度Ra呈下降趋势。研磨氮化硅陶瓷球时取粒径较小的磨粒,以较低的研磨盘转速和较小的研磨装置施加载荷有利于提高其表面质量。此研究成果对提高陶瓷球的表面质量具有重要的指导意义。     

小孔径内圆表面磁性研磨加工实验研究

本文以纺织配件钢领为例，对普通内圆表面和小孔径（〈20mm）内圆表面磁性研磨加工进行了试验研究。分析了不同加工参数对被加工内圆表面粗糙度和研磨量的影响。加工小孔内圆时，采用了轴向开圆槽的研磨棒，以改善磁场中磨料流的均匀性。得出了内圆表面磁性研磨加工的优化参数为：磁感应强度B〈1．2T，加工间隙△=1mm，研磨时间t=4min，工作轴向振动频率f=10Hg。     

超声研磨A12O3工程陶瓷的材料去除特性研究

通过对A12O3陶瓷圆柱零件的超声研磨试验，探讨了超声研磨时材料的去除特性。分析了研磨参数、油石粒度对材料去除率的影响，给出了超声研磨加工比普通研磨加工效率高的主要原因。通过对同样条件下研磨压力的测定，得出超声研磨与普通研磨的磨削力特征不同：超声研磨压力呈周期性分布，波形如锯齿，平均压力几乎为一恒定值，变化非常均匀；普通研磨压力随机波动，变化无规律性。同时，在相同的径向进给条件下，超声研磨压力比普通研磨压力均小一定量值。     

偏摆式平面研磨抛光轨迹的理论研究

为分析偏摆式平面研磨抛光中偏摆运动参数对研磨抛光轨迹的影响规律,建立运动轨迹模型,用轨迹非均匀性定量方法进行评价。结果表明:偏摆幅度和偏摆角度对轨迹非均匀性影响显著,而偏摆角速度（取到非特殊值时）对轨迹非均匀性影响很小。当偏摆幅度和偏摆角度分别为15 mm和30°左右时,轨迹非均匀性明显改善,其值可减小到0.058;而选择不当的偏心距和偏摆运动参数时,其值可达0.284。      

精密陶瓷球研磨技术的研究

本文以常压烧结氮化硅基陶瓷为球毛坯材料，对精密陶瓷球的研磨加工进行了重点研究，通过系列试验，分析和了陶瓷球加工过程中有关问题，提出了保证精密陶瓷球加工质量的技术措施。     

磁性研磨加工方法的研究

介绍了磁性研磨的加工原理，不仅对磁极的形状加以分析，还对工件在磁场中的受力情况进行了理论分析。对淬硬后的工件外圆进行磁性研磨的加工试验，得出了不同的磁感应强度以及不同研磨时间对加工表面粗糙度和研磨量的影响；从而得出了优化的磁性研磨的加工参数。     

超精密平面研磨磨盘变形的数值仿真研究

利用有限元软件仿真分析了由铸铁、锡、聚四氟乙烯等材料组合成研磨盘时,研磨盘的最大变形量与加载条件的关系。研究结果表明,研磨盘材料的弹性模量越大,其最大变形量越小;采用硬质材料作基体、将软质材料贴合在硬质材料表面一起构成研磨盘材料时,研磨盘加载后的变形量远远小于单独使用软质材料作为研磨盘材料时的变形量。作者计算出了当研磨盘尺寸为直径400mm×高40mm,材料分别为铸铁、纯锡、铸铁-纯锡、铸铁-PTFE时,要使研磨盘的最大变形量为2μm,所应施加的最大加载压力值分别为31.2kPa,13.2kPa,21.8kPa和11kPa.此值可供研磨机设计与使用时参考选用。     

金刚石刀具的研磨工艺参数模型

本文基于二次回归分析的试验方法，对分别以（110）和（1130）晶面为刀具前、后刀面的金刚石刀具进行了研磨工艺实验，建：立了对应的研磨工艺参数模型，该模型可以用于预报研磨所能得到的刃口半径值以及计算对应丁特定刃口半径值的参数组合；通过比较一次回归项系数，得到了研磨方向、研磨速率、研磨压力及磨粉粒度对刃口半径值的影响因子，分别为：0．282，0．082，0．121及0．515；利用单一因素分析分别画出了研磨方向、研磨速率、研磨压力及磨料粒度与刃口半径值的关系曲线；以最小刃口半径值为目标，使用多元分析方法，获得了最优研磨参数组合，试验验证结果与计算值相符。     

基于弯曲成形法抛物面高速研磨的研究

针对抛物面零件的研磨加工的难题,提出了一种采用弯曲成形法制作磨具系统来研磨抛物面零件的新方法。根据材料在弯矩作用下会发生弯曲变形的特性,利用力学和高等数学知识建立了磨具弯曲成形的数学模型,使磨具弯曲成形后的母线与所要加工工件的廓形母线一致。用满足要求的65Mn钢板作为磨具,在磨具上面附加4×4mm,粒度为W 28金刚石丸片磨料制作成磨具系统。研磨实验中利用制作的磨具系统对直径对74mm的45号钢进行了研磨加工,结果表明弯曲成形法可用于对抛物面零件进行研磨加工,工件面形精度较高,最大误差为0.0881mm,最小误差为-0.0011mm;研磨时间仅为15m in,与传统的研磨加工方法相比效率明显提高。     

固结磨料研磨中去除机理探索

结合目前实验室的实际加工条件建立了用FAP(fixed abrasive pad,固结磨料抛光垫)研磨抛光时磨粒嵌入工件表面的切深数学模型,提出了当不考虑抛光垫的弹性变形且FAP中添加的磨粒粒径范围在10～14μm之间时,磨粒压入工件的最大深度值在0.4μm左右。当考虑抛光垫的弹性变形时,磨粒嵌入工件的深度普遍减小,从而使得加工后工件的表面质量得到明显提高,主要表现在加工后工件表面划痕数量和划痕深度大大减小,表面粗糙度值降低。为了验证模型的正确性,在研磨抛光实验过程中收集了大量磨屑并对其拍摄大量SEM照片,通过图像处理和分析证明了在加工产生的磨屑中,91%以上(均值96.5%)的磨屑厚度小于0.3μm,非常好地吻合了本文中所建立的切深数学模型。     

定偏心和不定偏心平面研磨均匀性的研究

对修正环形抛光机定偏心和不定偏心平面研磨进行了运动分析，给出了研磨盘上一点相对于工件的速度矢量与轨迹方程，讨论了研磨盘上不同位置的点的相对轨迹。在Preston方程基础上，建立了材料去除函数和研磨均匀性函数。实验结果与理论分析表明通过设置选择适当的转速比组合，可使工件获得均匀研磨，有利于工件平面度的提高。     

Study on ultrasonic-assisted lapping of gears

Ultrasonic-assisted lapping of gears is firstly proposed and compared with conventional lapping in material removal process and mechanism. The material removal mechanisms of the ultrasonic lapping include hammering, impacting and acoustic cavitation. The experiments showed that the material removal rate of ultrasonic lapping is nearly three times that of the conventional lapping in the same condition, and the ultrasonic lapping can produce a better tooth surface quality (Ra=0.2 μm and the section height c=1.2 μm) than the conventional lapping (Ra=0.33 μm and c=3.2 μm). Then a set of parametric experiments for the ultrasonic lapping was conducted with the Taguchi experimental design. The results of this set of experiments reveal that the optimum conditions for a high removal rate in the ultrasonic lapping experiments of spiral-bevel gears are of brake torque, 0.12 Nm; pinion rotational speed, 600 rpm; and slurry concentration with 20%. The contributions by percentage of torque, speed and concentration to the removal rate are 8.13, 19.26 and 68.11, respectively.     

基于薄板搭接的互感式焊缝跟踪传感器的分析

采用双矩形截面圆柱线圈互感式传感器作为焊缝跟踪传感器,实现了薄板搭接的焊缝跟踪.利用等效圆形回路法计算了轴线相交的矩形截面圆柱线圈之间的互感系数.使用Ansys有限元分析软件,建立了传感器的三维模型,对传感器线圈的参数进行了优化设计,分析了线圈轴线夹角对于传感器输出的影响,确定了适合于焊缝跟踪的互感式传感器结构.最后进行了互感式焊缝跟踪传感器的焊缝跟踪具体试验,传感器输出线性度良好,跟踪精度达到要求,为薄板搭接的自动焊缝跟踪技术提供了新的方法.     

Damage mechanisms during lapping and mechanical polishing CdZnTe wafers

CdZnTe wafers were machined by lapping and mechanical polishing processes, and their surface and subsurface damages were investigated.The surface damages are mainly induced by three-body abrasive wear and embedded abrasive wear during lapping process. A new damage type, which is induced by the indentation of embedded abrasives, is found in the subsurface. When a floss pad is used to replace the lapping plate during machining, the surface damage is mainly induced by two-body abrasive and three-body abrasive wear, and the effect of embed-ded abrasives on the surface is greatly weakened. Moreover, this new damage type nearly disappears on the subsurface.     

固结磨料研磨与抛光的研究现状与展望

分析了传统游离磨料研磨抛光存在的缺点和固结磨料的研磨抛光的优点;阐述了固结磨料研磨抛光的材料去除机制以及固结磨料研磨盘抛光技术在氮化硅陶瓷加工、半导体制程中的应用;介绍了多种固结磨料研磨盘、抛光垫的制作方法;并展望了固结磨料的研磨抛光的发展趋势。     

高悬浮性β-SiC研磨液制备工艺研究

碳化硅具有优异的磨削性能,但其研磨液悬浮性一直未得到改善。选用β-SiC微粉,通过沉降实验和显微观察,研究了增稠剂黏土和羧甲基纤维素钠,分散剂四甲基氢氧化钠和聚乙二醇,以及pH值对研磨液悬浮性的影响。结果表明:加入增稠剂可明显提高研磨液的悬浮性,增稠剂和分散剂添加的顺序不同则对悬浮液性能影响不同。在黏土质量分数为3%,羧甲基纤维素钠质量分数为0.3%,pH=8时研磨液零沉降,悬浮性最好。