有序微槽结构电镀砂轮缓进给磨削窄深槽研究

为提高窄深槽结构类零件的磨削质量,选用4 mm宽的有序微槽结构电镀砂轮和传统电镀砂轮,开展了淬硬轴承钢GCr15窄深槽缓进给磨削实验,研究了磨削深度、工件速度等参数对磨削力的影响,探讨了窄深槽表面粗糙度、表面形貌、白层厚度及显微硬度的变化规律。实验结果表明：当磨削深度和工件速度较小时,有序微槽砂轮的磨削力小于传统砂轮;而当磨削深度和工件速度较大时,有序微槽砂轮的磨削力大于传统砂轮。两种砂轮磨削下的窄深槽侧面粗糙度值相差不大,有序微槽砂轮磨削窄深槽的底面粗糙度略有增大。相比于传统砂轮,使用有序微槽砂轮能抑制窄深槽表面烧伤和材料粘附等缺陷,减小白层厚度,降低显微硬度。     

钎焊金刚石砂轮高速磨削氧化铝的磨削比能研究

采用自制的钎焊金刚石砂轮对氧化铝陶瓷进行高速磨削试验研究,重点探讨不同磨削参数对磨削比能的影响。结果表明:磨削比能随砂轮线速度的增大而增大,而随磨削深度、工件速度和材料去除率的增大而减小;磨削比能与单颗磨粒最大切削厚度有直接的关系;在磨削过程中,大部分磨削能量消耗于金刚石磨粒对陶瓷工件的滑擦与塑性耕犁。     

磨削加工中的尺寸效应机理研究

从比切削能和比摩擦能的大小变化与磨削参数的关系出发,研究了磨削加工中的尺寸效应问题,结果认为：比切削能的尺寸效应是金属剪切流动应力的尺寸效应和磨粒顶端钝圆影响的综合作用结果;当磨削深度或工件进给速度减小时,平均未变形切屑厚度减小,金属材料的剪应变效应和剪应变率效应增强,而热软化效应减弱,从而金属材料的剪切流动应力增大;当未变形切屑厚度减小时,磨粒顶端钝圆的影响增大;比摩擦能的尺寸效应是由于工件和砂轮的实际接触面积与磨削深度之间存在非线性关系及工件和砂轮间的摩擦因数的速度效应造成的;当工件进给速度减小时,工件与砂轮磨损平面间的摩擦因数增大。     

磨削用量对65Mn钢磨削淬硬层深度及其均匀性的影响

采用刚玉砂轮在普通平面磨床上对65Mn钢进行磨削淬硬,研究磨削深度和工件进给速度对65Mn钢磨削淬硬层深度及其均匀性的影响。结果表明:试件淬硬层由完全淬硬层、过渡层组成;淬硬层最大深度随磨削深度的增大而增大,随工件进给速度的增加而减小;在本试验条件下,磨削深度ap0.4mm时,试件表层全部淬硬,均匀性较好。     

38CrMoAl渗氮钢微晶刚玉砂轮摆线磨削工艺试验研究

在实际磨削38CrMoAl渗氮钢过程中,存在磨削烧伤情况。本文分别采用白刚玉砂轮和微晶刚玉砂轮磨削38CrMoAl渗氮钢,对比研究了不同磨料类型刚玉砂轮对磨削力和表面粗糙度的影响规律。试验结果表明：相较于白刚玉砂轮,微晶刚玉砂轮磨削时磨削力降低了14.2%。基于正交试验方法,通过微晶刚玉砂轮平面磨削试验,探究了磨削工艺参数对磨削力和工件表面粗糙度的影响。结果分析表明：磨削深度对磨削力影响最大,其次是工件进给速度和砂轮转速;对于工件表面粗糙度而言,工件进给速度的影响最大,其次是砂轮速度和磨削深度。最终采用微晶刚玉砂轮对38CrMoAl渗氮钢齿轮样件进行批次加工,结果显示无磨削烧伤发生,且磨削表面质量得到了显著提高。     

CBN砂轮对GCr15钢的磨削硬化试验研究

为了对磨削硬化加工提供更多的理论依据,采用CBN砂轮对GCr15钢进行了磨削硬化试验,对磨削硬化加工过程中磨削组织的变化,以及磨削参数对磨削硬化层的硬度及其分布的影响进行了分析与研究。采用暗场显微镜观测了磨削前后GCr15钢的组织变化,并分析了组织变化的原因;采用显微维氏硬度计分析了硬化层硬度均匀性以及产生硬度不均匀性的原因;通过磨削硬化试验组研究了磨削参数对硬化层硬度的影响,并从磨削热的角度分析了产生此类影响的原因。研究结果表明:硬化层深度为0.12 mm,工件微观组织的转变是影响磨削过程中硬化层硬度均匀性的主要因素,适当提升磨削深度和工件进给速度可以获得更高的硬化层硬度,加快工件的冷却速率也可以提升硬化层的硬度。     

金属陶瓷材料高速超高速磨削性能试验研究

通过考察工艺参数(砂轮线速度、工作台速度和磨削深度)对磨削力、表面粗糙度及工件表面微观形貌的影响及最大未变形切屑厚度与比磨削能的关系,探讨了金属陶瓷材料的高速超高速磨削性能,即提高砂轮线速度,可使磨削力、表面粗糙度值大幅减小,材料塑性去除趋势增强;提高磨削深度和工作台速度将使磨削力和表面粗糙度值变大,材料脆性断裂去除趋势增强;提高砂轮线速度,可使最大未变形切屑厚度减小,比磨削能增大;提高磨削深度和工作台速度将使最大未变形切屑厚度变大,比磨削能减小。试验结果表明高速超高速磨削技术能够降低金属陶瓷材料出现崩边和裂纹现象的几率,并实现高效精密加工。     

快速点磨削周边磨削层模型及参数

为深入研究快速点磨削机理及工艺,根据快速点磨削的技术与几何学特征,建立点磨削周边接触层及参数的数学模型,对砂轮和工件的等效速度和直径、磨削参数进行理论分析。在已建立快速点磨削接触层及参数的理论模型基础上,推证计及点磨削变量角度和磨削深度的砂轮周边理论接触宽度的计算公式,并对超薄快速点磨 削砂轮周边理论接触宽度和表面粗糙度进行数值仿真。结果表明：与普通外圆磨削不同,砂轮周边与工件实际接触宽度并不恒等于砂轮宽度,点磨削变量角度和磨削深度显著影响砂轮周边的实际接触宽度与工件表面粗糙度 数值。     

磨粒叶序排布砂轮磨削筋条表面力的表面效应

为了探索筋条表面磨削过程中,磨粒叶序有序化砂轮的磨削力对工件表面几何形貌的影响规律,首先,根据筋条减阻表面的特征参数,设计能够实现筋条减阻表面加工的磨粒叶序排布砂轮;其次,建立筋条减阻表面磨削过程的简化模型,对工件表面形貌进行力学仿真;最后,研究磨削速度、磨削深度、磨粒角度、排布参数等对筋条表面几何形状的影响规律。结果表明,磨削速度增大时,工件表面材料的隆起变形高度随磨削力的减小而增大;磨削深度增大时,材料的隆起变形高度随磨削力的增大而减小;磨粒角度增大时,材料隆起变形高度随磨削力的增大,先增大后减小;而在叶序系数增大过程中,材料隆起变形高度随磨削力的增大而增大。     

超高速磨削工艺对45#钢表面磨削温度影响实验研究

在45#钢超高速磨削工艺实验的基础上,分析了砂轮线速度、磨削深度、工作台速度对工件表面磨削温度的影响,揭示了表面磨削温度随着砂轮线速度的提高而呈现先升高后下降的趋势,以及随磨削深度的增加而升高,随工作台速度的提高而下降的规律和机理,从而指导磨削参数的优化设计。     

基于响应曲面法的轴承钢GCr15高速外圆磨削参数优化

为充分发挥轴承钢GCr15优越的材料性能,保证GCr15轴承等产品的加工质量和加工效率,开展了高速外圆磨削参数优化研究。选用立方氮化硼（CBN）砂轮进行GCr15的高速外圆磨削响应曲面试验,根据试验结果建立磨削力、磨削温度、变质层深度等磨削结果的回归模型。结合回归模型与磨粒的最大未变形切屑厚度模型,综合分析砂轮线速度、工件速度、磨削深度等磨削参数对磨削结果的影响规律。以磨削结果综合最小为目标,进行磨削参数的多目标优化,通过试验验证优化模型和优化结果的正确性。     

Experimental research material characteristics effect on white layers formation in grinding of hardened steel

Many studies have been performed on the formation of white layer. However, little study has been done to investigate the effects of material characteristics on the formation and thickness of white layer. In this study, grinding experiments are carried out by using four different steels (hardened and annealed) as workpiece material. The specimens are analyzed using a microhardness tester and an optical microscope. The experiments indicate the depth of white layer increases with the carbon content of workpiece materials. There is a critical carbon content (about 0.77 %) associated with thick white layer. Microhardness of white layer increases with the carbon content in hardened steel. A higher hardness is observed in the hardened steel than that in annealed steel, while there is not a softer transition zone in the annealed steel. White layer varies with the different combinations of grinding parameters. White layer thickness increases with the grinding depth and wheel speed. Based on experimental data, nonlinear regression statistical models are proposed to predict white layer thickness during grinding.     

不锈钢超高速磨削试验研究

为避免不锈钢磨削中发生砂轮堵塞,减轻磨削烧伤的程度,提高加工效率,优化加工工艺,对不锈钢进行超高速磨削试验研究。在高速/超高速磨削条件下,研究了不同砂轮线速度、工件进给速度和进给量对不锈钢磨削的磨削力、表面粗糙度和表面形貌的影响作用,并检测了不同工况下的砂轮表面状态。研究结果表明,不锈钢在超高速磨削状态下,选择合理的工作台速度和磨削深度能有效提高加工效率,同时又能保证磨削质量。
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椭圆振动修整超声磨削ＺrＯ２温度试验研究

采用椭圆超声振动辅助金刚石笔修整方法修整金属结合剂金刚石砂轮,考察声学系统参数及磨削参数对超声振动辅助磨削纳米氧化锆陶瓷过程中磨削温度的影响.试验结果表明,椭圆超声振动辅助修整的金刚石砂轮超声振动磨削中,磨削温度相对较低.相比其他修整参数,修整深度对磨削温度的影响较小.磨削参数中,磨削深度对磨削温度影响因子较大,砂轮速度影响较弱.此外,磨粒在切削过程中做超声振动,改变了切削条件及散热条件,弱化了砂轮表面地貌对磨削温度的影响,因此,不同修整方式的金刚石砂轮的磨削温度差别不大,两种修整方式下磨削温度下降的梯度大致相当.     

工件旋转法磨削硅片的磨粒切削深度模型

半导体器件制造中,工件旋转法磨削是大尺寸硅片正面平坦化加工和背面薄化加工最广泛应用的加工方法。磨粒切削深度是反映磨削条件综合作用的磨削参量,其大小直接影响磨削工件的表面/亚表面质量,研究工件旋转法磨削的磨粒切削深度模型对于实现硅片高效率高质量磨削加工具有重要的指导意义。通过分析工件旋转法磨削过程中砂轮、磨粒和硅片之间的相对运动,建立磨粒切削深度模型,得到磨粒切削深度与砂轮直径和齿宽、加工参数以及工件表面作用位置间的数学关系。根据推导的磨粒切削深度公式,进一步研究工件旋转法磨削硅片时产生的亚表面损伤沿工件半径方向的变化趋势以及加工条件对磨削硅片亚表面损伤的影响规律,并进行试验验证。结果表明,工件旋转法磨削硅片的亚表面损伤深度沿硅片半径方向从边缘到中心逐渐减小,随着砂轮磨粒粒径、砂轮进给速度、工件转速的增大和砂轮转速的减小,加工硅片的亚表面损伤也随之变大,试验结果与模型分析结果一致。     

超声ELID复合内圆磨削时电参数对氧化膜的影响

通过Labview对试验中电压电流的测试,用VHX-2000超景深显微镜对氧化膜进行观测,分析了超声ELID复合磨削电参数与砂轮表面氧化膜之间的关系。研究结果表明,电参数的选择决定了砂轮结合剂发生电解反应溶解去除的速度以及砂轮表面生成氧化膜的厚度,进而影响砂轮的磨削性能和工件的磨削质量。     

超音速火焰喷涂WC-17Co涂层的高速磨削机理试验研究

针对超音速火焰喷涂WC-17Co高硬涂层的加工难题,对WC-17Co涂层进行了高速/超高速磨削试验。通过考察不同金刚石砂轮和磨削工艺参数对磨削力、磨削温度和表面残余应力、表面/亚表面微观形貌和表面粗糙度的影响,讨论了最大未变形切屑厚度与比磨削能的内在关系,分析了磨削温度对表面残余应力的作用规律,探讨了法向磨削力对涂层亚表面损伤的作用规律。结果表明：WC-17Co涂层磨削去除是脆性和延性去除并存;提高砂轮线速度将使磨削力先快速减小后缓慢增大,磨削温度持续升高,涂层磨削从脆性去除转为延性去除的趋势也逐渐增强,表面残余应力由压应力逐渐转变为拉应力,而磨削高温引起涂层热塑性变形是表面残余应力状态转变的根本原因。涂层亚表面磨削损伤层平均深度随法向磨削力的增大而变大。提高砂轮线速度、降低工作台速度和减小磨削深度均能增大涂层磨削塑性去除的比例。     

机器人打磨铸钢件的效率与打磨力研究

对于给定材料与工况环境,磨削效率和砂轮磨削力只与磨削深度、砂轮线速度和工具进给速度3个因素存在直接关系,而磨削效率可由单位时间磨除材料的体积表达。基于自主设计的一套工业机器人打磨系统,针对铸钢材料通过四因素多水平正交试验法,找出了最高磨削效率下各因素的参数值,并分析了磨削参数对磨削力影响的敏感性。通过实时采集机器人关节电机和磨削工具电机的工作扭矩值,计算出砂轮在不同磨削参数下的磨削力值,并利用多元线性回归分析方法,得出针对铸钢材料的磨削力经验公式。研究内容对机器人在铸钢件磨削过程中的控制参数设定,以及磨削工具结构的进一步优化设计,提供了有益的参考。     

金刚石砂轮切割工程陶瓷时工艺参数对砂轮寿命的影响

研究了金刚石砂轮切割工程陶瓷时各工艺参数对砂轮径向磨损量的影响 ,通过正交试验 ,发现各工艺参数对径向磨损量影响的主次顺序为 :砂轮速度—切割深度—进给速度