有序排布钎焊金刚石磨盘的实验研究

将有序排布理论运用到钎焊技术,成功制备适合黑色金属、钢铁材料磨拋的新型工具—有序排布单层钎焊金刚石磨盘;将平面单颗磨粒有序排布方式与磨料群可控排布方式相结合,设计出一种新型磨盘顶端平面排布方式,并确定排布参数;对船用钢板Q345低合金高强度结构钢进行磨拋试验,对比分析新型钎焊金刚石磨盘与传统树脂砂轮片的磨削性能。结果表明:新型磨盘较树脂砂轮片噪音提高,磨屑规则(主要呈带状),磨粒以磨损失效为主,几乎无整颗磨粒脱落,磨削效率约为树脂砂轮片的1.5倍。     

磨粒有序排布曲面砂轮设计及磨削性能实验研究

提出一种曲面砂轮表面磨粒有序化排布的设计方法,制备磨粒有序排布和无序排布的2种曲面砂轮。通过磨削实验,从磨削力、砂轮磨损及工件加工形状误差等3个方面对比研究。结果表明:在整个磨削过程中,磨粒有序排布的曲面砂轮的磨削力总体上小于磨粒无序排布的曲面砂轮的磨削力。磨粒有序排布曲面砂轮的磨粒磨损一致性优于无序排布曲面砂轮的。整体磨削过程,磨粒有序排布曲面砂轮加工工件形状精度的平均值较磨粒无序排布曲面砂轮的加工形状精度提高了34%。通过对曲面砂轮表面的磨粒有序化设计,可以有效提升曲面砂轮的使用性能。      

CBN砂轮磨削镍基高温合金磨削温度实验研究

磨削高温是限制磨削技术发展的主要瓶颈之一,因而研究磨削过程中产生高温的机理及磨削温度的变化规律十分重要。采用260 mm的单层钎焊有序排布CBN砂轮,对镍基高温合金GH4169进行不同速度下的磨削实验。实验过程中,保持砂轮线速度和工件进给速度的比值不变,从而保持单颗磨粒最大未变形切屑厚度不变,发现比磨削能得到有效控制,磨削温度的上升主要由材料去除率的提高所导致;随着砂轮线速度的增加,磨削弧区热量分配关系发生显著变化,传入工件的能量增加;磨粒排布方式对传入工件的热量有影响,同一磨削工艺参数下,磨粒斜排布的砂轮磨削温度要低于磨粒直排布的砂轮,最佳磨粒排布方案还有待进一步的研究。     

基于DEFORM3D的伺服阀芯端面磨削毛刺形成仿真

为研究磨粒不同排布方式对磨削毛刺形成的影响，对伺服阀阀芯材料端面磨削过程进行简化，利用DEFORM3D对单颗磨粒在叶序、错位和随机3种排布形式下的磨削过程建模并进行磨削有限元仿真，分析3种不同磨粒排布方式下的侧边毛刺形成过程，比较其磨削毛刺高度。结果表明:在叶序排布下，2颗磨粒中间接触边处存在高度较为稳定的毛刺；在错位排布下，2颗磨粒的磨削轨迹基本重合，耕犁的工件表面两侧形成毛刺；在随机排布下，2颗磨粒的磨削轨迹存在重叠，2颗磨粒接触边处材料挤压隆起特征更显著，容易形成二次毛刺。使用叶序排布的砂轮更有利于加工中控制毛刺的高度。      

钎焊金刚石铣磨刀具磨粒粒度尺寸与排布间距对CFRP磨削质量的影响

碳纤维增强复合材料（carbon fiber reinforced plastics,CFRP）由于其低层间结合力和各向异性导致其加工过程中易出现分层、毛刺、撕裂等加工缺陷和刀具耐用度低等问题。采用有序排布钎焊金刚石磨削刀具及"以磨代切"加工工艺能够有效减轻分层缺陷。为制备出适合CFRP磨边加工的钎焊金刚石刀具,本试验制备了不同磨粒排布间距与不同磨粒粒度尺寸的5种刀具,对比分析了刀具结构变化对CFRP磨边加工磨削力与加工表面质量的影响。试验结果表明:在一定范围内,在相同磨粒排布间距和加工参数下,随着磨粒粒度尺寸变大,磨削力变化很小,加工表面质量变差;在相同磨粒粒度尺寸与加工参数下,随着磨粒排布间距减小,磨削力先增大后减小,加工表面质量变好。      

磨粒有序化砂轮磨削微沟槽减阻表面的研究

为研究砂轮磨粒排布样式对磨削结构化沟槽表面的影响，使用叶序、错位和阵列3种磨粒有序化排布的砂轮磨削工件平面。首先，建立3种有序化排布的数学模型；其次，根据结构化沟槽表面减阻的特性参数，设计砂轮磨削参数，并使用MATLAB软件进行磨削运动仿真，将仿真结果与理论计算值进行比较；最后，使用磨削试验验证数学模型与仿真结果的可靠性。结果表明:3种磨粒排布有序化的砂轮均能磨削出微沟槽表面，此时相邻两行磨粒的轴向间距分别为0.04 mm（叶序排布）、0.40 mm（错位排布）和0.80 mm（阵列排布），对应的磨削深度均为0.050 0 mm；磨粒阵列和错位排布的砂轮磨削出的沟槽表面更加稳定，但沟槽的参数比未能达到0.200～1.000的要求；磨粒叶序排布的砂轮加工出的沟槽，能满足表面减阻特性的要求。      

磨具的选择(普通磨料部分)

一、磨具的结构和特性 (一)磨具的结构。磨具(本文指由普通磨料制造的砂轮、油石、磨头、砂瓦等固结磨具)是由磨料、结合剂和气孔三要素构成的。磨料是起切削作用的构成磨具的主要材料。结合剂是用来固结磨粒成为一定形状的磨具的材料,它使磨具具有一定的强度,在磨削中起支撑磨粒的作用。气孔是磨具中的空隙,在磨削中起容屑和散热作用。     

磨具

moJu磨具(abrasive tool)用以磨削、研磨和抛光的工具。大部分是用磨料加上结合剂制成的人造磨具,也有用天然矿岩直接加工成的天然磨具。磨具在使用过程中,当磨粒磨钝时,由于磨粒自身部分碎裂或结合剂断裂,磨粒从磨具上局部或完全脱落,而磨具工作面上     

微粉金刚石表面镀钛对钎焊磨具性能的影响

在微粉金刚石磨具的制备过程中,金刚石热损伤和磨粒与结合剂间界面特性是影响磨具性能的主要因素。利用电铸与钎焊相结合的工艺把表面镀钛和未镀钛两种微粉金刚石磨料制备成磨具,并将其用于氧化铝陶瓷的磨削试验。通过对钎焊后金刚石磨粒与钎料的界面分析,磨削力、磨粒脱落率以及工件表面粗糙度的比较,探讨磨粒表面镀钛对钎焊微粉金刚石磨具性能的影响。结果表明,镀钛微粉金刚石表面镀层在钎焊过程中对微粉金刚石起到包裹隔离的作用,可以降低微粉金刚石的热损伤和石墨化;在利用两种钎焊微粉金刚石磨具磨削氧化铝陶瓷时,镀钛微粉金刚石磨具的磨削力较小,磨料的脱落率也较少,且工件表面粗糙度值更低。综合比较,磨粒表面镀钛后,可以减弱微粉金刚石的热损伤,提高磨具的磨削性能。     

CBN磨粒Cu-Sn-Ti合金的预连接及电阻焊工艺

利用Cu-Sn-Ti合金预连接CBN磨粒,并将其用电阻焊焊接在基体上,为有序排布CBN工具磨粒的精确固定和工具使用后损毁磨粒焊植修复做先期探索。通过差示扫描量热法对Cu-Sn-Ti合金热分析;使用扫描电镜分析预连接及电阻焊后磨粒的微观形貌;用拉曼光谱仪分析电阻焊试样及钎焊试样磨粒的应力;通过磨削试验研究电阻焊CBN磨粒的磨削性能。研究表明,在950℃保温120 s的预连接工艺下,CBN与Cu-Sn-Ti合金产生化学冶金结合。电阻焊后预连接层与基体预熔涂层熔合,焊缝未见裂纹、气孔、未熔合等缺陷,CBN磨粒仍然棱角分明。在距表面600μm处,钎焊CBN磨粒所受压应力σ=0.43 GPa,电阻焊CBN磨粒压应力为0.69 GPa,较大的压应力使电阻焊CBN磨粒受到更强的把持力。磨削试验显示,电阻焊CBN磨粒的稳定性及磨削效率优于钎焊CBN磨粒。     

第九届CIMT(2005)磨料磨具展品评述

第九届中国国际机床展览会于2005年4月在北京举行。本文对参展的磨料磨具主要展品及展商的情况作了较为全面详细的介绍，并就展会反映出的新的产品生产技术，产品及市场发展趋势和市场竞争策略进行分析。作者认为，在今后一个时期，新型结合剂的开发是促进产品技术发展的重要因素，提供与磨具配套的磨削技术服务成为市场竞争的重要手段。     

Profiled rotary dresser with controlled size and distribution of abrasive grits: Performance assessment

This paper reports on a novel proprietary profiled rotary dresser which, in contrast with conventional tools, enables a controlled arrangement of geometrically defined abrasives over complex profiles. Output forces and abrasives’ wear were investigated during dressing and grinding tests. This showed a significant reduction in radial dressing forces (˜37%) and volumetric loss of material per grit (˜21%) when compared with conventional tools, together with low grinding forces and workpiece surface roughness variability for different wear conditions. The novel dresser proves the ability to obtain uniform wear rates along complex profiles, while allowing abrasive segment replacement to restore the dressing conditions.     

金刚石树脂磨具的改进

以金刚石、立方氮化硼为磨料制造的树脂磨具、青铜磨具、陶瓷磨具、电镀磨具以及新兴的柔性磨具、单层钎焊磨具等超硬磨料的磨具，具有磨削力小、磨削温度低、磨削比高和加工精度高、效率高等特点；磨具的钢基体、铝合金、胶木以及新兴的铝／酚醛等不同材质的基体对磨具的寿命、加工效率和加工质量有着不同的影响规律；磨料、结合剂、辅助填料的弃旧更新以及配方的改进，有效地改善磨具性能，促进磨具更新换代；表面镀覆，磨料强度得以提高，同时减缓了对树脂结合剂的热冲击，提高了结合力，从而显著延长了磨具寿命；磨具的精加工和动平衡检查是保证高档精密磨具质量的重要措施。     

超硬材料系列镀覆产品及应用

以真空微蒸发镀覆技术为核心，围绕各类高性能超硬材料工具的不断开发应用，目前已经形成了超硬磨料镀覆系列产品。包括镀覆一层金属的超硬磨料，如镀钛、镀钨的金刚石；镀覆合金的超硬磨料，如镀钛－铬合金的金刚石；真空微蒸发镀覆之后再经电镀形成的多层复合超硬磨料，如复合镀Ti-Ni的金刚石等。这些系列镀覆产品分别适用于金属粉末烧结工具、钎焊工个和树脂结合剂工具，以于提高工具质量、降低制造成本和新产品开发有显著作用。新近研制成功的一种适用于树脂结合剂工具的刚玉涂覆的超硬磨料，克服了镀镍、镀铜超硬磨料镀覆成本高及使工具变钝的缺点，是树脂工具升级换代的新产品。     

CBN磁性磨料磁力研磨TC4钛合金工艺参数优化

为提高磁力研磨TC4钛合金的研磨效果,采用了一种新型CBN磁性磨料,通过正交试验法对磁力研磨TC4钛合金试验中各工艺参数进行优化,并通过试验评价新型CBN磁性磨料的结合强度和研磨能力。结果表明:优化工艺参数为:进给速度1mm/min、主轴转速1500r/min、加工间隙1mm和磨料填充量2.5g。在采用CBN磁性磨料和最优工艺参数组合下,钛合金工件经过30min研磨表面粗糙度从0.330μm下降到0.098μm,表面质量明显提高。研磨60min后磁性磨料未出现磨料脱落和破碎现象,磨料结合十分牢固。     

多孔CBN/Cu-Sn-Zn堆积磨料在钢轨打磨砂轮中的应用

为提高钢轨打磨砂轮的磨削效率和使用寿命,制备一种表面多孔但内部紧实的CBN/Cu-Sn-Zn堆积磨料。讨论Cu-Sn-Zn结合剂的性能、孔隙结构对CBN堆积磨料的影响以及堆积磨料对砂轮结构强度的影响,并通过钢轨被动打磨试验,对堆积磨料添加前后砂轮的磨削效果进行评价。试验结果表明:最佳的多孔CBN堆积磨料试样弯曲强度为78.5?MPa,抗冲击强度为5.5?kJ/m2,表面孔隙率在30%～40%。磨料的复合使用可以有效地结合CBN高硬度与锆刚玉良好的冲击韧性的特点,添加体积分数为20%的堆积磨料提高钢轨打磨砂轮的打磨效率及打磨质量。      

Ordered diamond micro-arrays for ultra-precision grinding—An evaluation in Ti-6Al-4V

The surface topography of a conventional diamond grinding wheel can be characterised as having a perplexity of abrasive particles with random crystallographic orientations resulting in different heights of protrusion from the bond and inherent varying inter-particle spacing. The number and effectiveness of the abrasive particles during grinding depends on factors such as the abrasive concentration, the crystallographic shape and the extent of particle protrusion from the wheel’s surface. The consequence of this random layout inhibits the optimal performance of individual abrasives in the process of material removal, and where particles are clustered, chip flow is negatively affected. This paper reports on the evaluation of purpose designed precision diamond micro-arrays for the grinding a case-study material, Ti-6Al-4V and compares their performance against conventional diamond electroplated micro-cutting elements of D91 and D46 abrasive size in an imitated grinding setup. The precision diamond micro-arrays, produced from thick film CVD diamond utilising energy beam ablation offer an optimised layout of abrasive elements, each having a cutting width of 100 μm of identical crystallographic orientation, protrusion height and regular spacing to provide chip flow paths. In addition, the primary/secondary rake angles γ=−32°/+1° and clearance angle α=4.5° of each abrasive cutting element have been controlled in order to provide an enhanced cutting action. The precise layout of the abrasive cutting elements of the micro-arrays produced superior chip flow compared with the diamond electroplated grinding elements; this has been proven by in-depth scanning electron microscopy of the clogged workpiece material on the studied abrasive elements. The results show a 3.5 times improvement to surface finish and a 21.5 times improvement to flatness of the Ti-6Al-4V workpieces when ground with the proposed innovative diamond micro-arrays.     

基于单颗磨粒切削的CBN铰珩工具磨粒磨损研究

采用单颗磨粒试验方法,以4Cr13不锈钢为修整材料,研究大长径比CBN铰珩工具修整过程中的磨粒磨损特性。试验结果显示:与普通切削相比,超声切削时的平均切削力降低60%～80%,但磨粒在短时间内大块破碎,磨削比严重下降。超声切削时的磨粒?工件接触比在0.6～0.8,磨粒主要处于断续切削过程,其最大切削宽度比普通切削时的增加2.7倍,且磨粒受到的最大瞬时切削力增加。根据点云信息对磨粒进行逆向建模,并对建立的单颗磨粒切削仿真模型的瞬时切削力进行定量分析。仿真结果显示:超声切削时的最大切向力比普通切削时的增加20%以上,且力的波动幅度超过80%。