超精密非球曲面磨削系统中砂轮修整技术的研究

为了磨削加工出高质量的非球曲面器件,砂轮的修整是非常重要的一个影响因素.本文首先从理论上分析了砂轮的半径误差对非球曲面器件加工精度的影响.然后设计研制了一套砂轮的电火花修整机构,具有结构简单、修整速度快、在位修整等特点,修整后的砂轮形状精度很高.最后,用修整好的砂轮进行非球曲面的磨削实验,结果表明,其磨削加工的零件轮廓精度为0.3μm,表面粗糙度Ra优于0.01μm.     

光学非球面磨削中的圆弧砂轮修整误差分析

针对光学非球面磨削加工中对圆弧砂轮修整精度要求比较高的特点,采用GC杯形砂轮修整器对圆弧砂轮进行修整,并分析杯形砂轮修整器几何误差和原理误差。在此基础上,讨论了各种误差对圆弧砂轮的修整及对非球面加工的影响程度,确定修整器定位倾斜误差是影响圆弧砂轮修整的主要因素,特别是对圆弧半径的影响。针对定位倾斜误差因素进行了砂轮修整实验,结果表明定位倾斜情况下拟合的圆弧半径残差较大且残差分布与理论分析一致。非球面加工实验显示定位倾斜情况下的工件面形误差分布情况与理论分析一致。修整器调正后再次进行加工,结果呈现不同的面形误差分布且误差减小了,验证了定位倾斜误差对非球面加工的影响。     

纳秒激光修整粗粒度金刚石砂轮及其磨削性能研究

利用脉冲光纤激光对粗粒度青铜金刚石砂轮进行切向整形与径向修锐,并用修整后的砂轮磨削硬质合金工件,对不同磨削阶段的砂轮磨损形式和磨削比、工件表面粗糙度进行研究。结果表明:经激光整形后,砂轮圆跳动和平行度误差分别由83.1、324.6μm下降至6.8、3.8μm;与用碳化硅砂轮修整相比,经激光修整后砂轮表面磨粒的脱落更少、等高性更好、出刃高度更合适;当累计磨削深度达到10、20、30 mm时,砂轮磨损形式为磨粒磨耗和脱落磨损、以磨粒磨耗磨损为主并伴有磨粒脱落和结合剂磨耗磨损、磨粒脱落和磨耗以及结合剂磨耗磨损,砂轮磨削比约为205.4、405.1、96.0,工件表面粗糙度为0.314、0.337、0.454μm。     

基于响应曲面法的氮化硅陶瓷磨削工艺参数优化

为加强氮化硅陶瓷的应用,实现高效精密磨削加工,必须深入研究氮化硅陶瓷磨削表面质量的影响规律及其工艺参数优化。根据氮化硅陶瓷磨削试验,建立磨削力、表面粗糙度、等效加工时间和亚表面损伤深度等4个磨削加工结果的理论计算模型和二次回归响应曲面模型;利用模型的响应曲面图直观分析砂轮线速度、工件速度、磨削深度等磨削工艺参数对磨削加工结果的影响规律。以磨削加工结果综合最小为目标,进行磨削工艺参数的多目标参数优化,得出砂轮线速度为30 m/s、工件速度为40 mm/s、磨削深度为5μm的优化工艺参数组合。     

超硬磨料砂轮修整技术综述与展望

超硬磨料磨具以其优异的磨削性能获得机械加工领域普遍认可,但制约其进一步拓展应用的主要原因之一是超硬砂轮修整极其困难。面对此难题,作者梳理目前超硬砂轮在工程应用中的主要修整方法,分析其工作原理、技术演变、主要特点、应用状况,对先进修整技术进行阐述,最后总结并展望三大结合剂超硬砂轮实用修整技术及发展趋势。金属结合剂超硬砂轮大余量去除基本锁定为电火花放电修整,小余量修整主要以普通磨具磨削法修整为主,细粒度超硬砂轮采用在线电解修整优势明显;陶瓷结合剂超硬砂轮简单直线修整逐渐被点轮修整取代,高陡度成型砂轮修整仍是金刚石滚轮;树脂结合剂超硬砂轮多以磨削法修整为主,但科学实用修整技术仍需进一步研发。激光修整具有非接触、高效、便利、易控、超长寿命等优点,具有更加广阔的发展前景;集机、电、声、热、化等多种方法于一体的复合修整也是超硬砂轮技术人员一直关注和研发的重点。     

光学非球面超精密磨削的微振动对成形精度影响研究

轴对称非球面光学元件超精密磨削加工过程中砂轮的不平衡量和机床主轴引起的微振动直接影响工件成形精度及粗糙度。通过分析磨削过程中产生的微振动现象轴对称非球面光学元件超精密磨削加工过程中砂轮的不平衡量和机床主轴引起的微振动直接影响工件成形精度及粗糙度。通过分析磨削过程中产生的微振动现象建立了砂轮轴和磨床主轴微振动引起的非球面球面半径偏差的数学模型,研制了高精度微振动动态测量装置,测量精度达0.02 μm. 针对研制的大口径超精密非球面磨削机床分析测量了砂轮轴转速和磨床主轴转速、砂轮轴和磨床主轴的静压轴承油压对砂轮轴和磨床主轴的径向微振动和轴向微振动的影响,确定了使该磨床砂轮轴和磨床主轴微振动量最小时的砂轮轴转速和静压轴承油压以及磨床主轴转速和静压轴承油压的工艺参数,利用该参数加工的500 mm口径的非球面面型精度小于4 μm.     

单晶硅非球面超精密磨削砂轮的性能参数优选

针对轴对称单晶硅非球面超精密磨削中砂轮选择的问题,依据单晶硅红外非球面透镜的结构特性,对几种典型碟片砂轮的结构特性和磨损特性进行分析,优选圆弧形金刚石砂轮作为垂直磨削法磨削单晶硅非球面透镜用砂轮。通过磨削加工实验,研究砂轮各性能参数对非球面磨削加工质量(表面粗糙度、表面形貌、亚表层损伤厚度、面形精度)的影响,优选出D64粒度金刚石砂轮为单晶硅非球面粗磨用砂轮,浓度号为C100、截面圆弧半径为6 mm、粒度为D3的金刚石砂轮作为单晶硅非球面精磨用砂轮。     

曲面点磨削过程中砂轮状态的CCD动态监控系统研究

介绍了曲面点磨削的工作过程,设计出针对砂轮磨损状况的CCD动态监控系统,利用CCD摄像机对砂轮磨削点处进行实时图像采集。利用亚像素边缘定位算法,对砂轮图像进行轮廓提取,并与理论轮廓进行比较。实验结果表明,CCD动态监控砂轮磨削状态的方法是非常有效的,而且检测精度也比较高,得到了较为合理的测量结果。     

基于粒子群算法的钛合金高速外圆磨削参数优化

采用正交试验法研究砂轮线速度、工件转速、磨削深度对磨削后TC4钛合金表面粗糙度的影响规律,并采用粒子群算法对建立的表面粗糙度数学模型进行优化,最后用工艺试验法对优化结果进行验证。结果表明:工件表面粗糙度基本随砂轮线速度的增大而减小,随工件转速、磨削深度的增大而增加;磨削深度对表面粗糙度的影响最大,砂轮线速度次之,工件转速最小;当砂轮线速度为150 m/s、工件转速为60 r/min、磨削深度为0.005 mm时,工件表面粗糙度最小,其优化值为1.444μm,与工艺试验结果(1.468μm)的误差小于5%,表明采用粒子群算法对表面粗糙度数学模型进行优化是有效的。     

碳纤维复合材料构件干磨削砂轮研制及其加工性能研究

碳纤维复合材料(CFRP)具有硬度高、各向异性、非均质的特性,是典型的难加工材料之一,磨削中极易发生分层和砂轮堵塞现象.结合碳纤维/环氧树脂复合材料构件干磨削的加工需求,研制了磨料群可控排布超硬磨粒电镀砂轮.并以常规单层电镀砂轮为参照,对碳纤维/环氧树脂复合材料进行了干磨削加工试验.结果表明:新型的磨料群可控排布砂轮在...