电镀CBN锥砂轮磨削齿面残余应用的研究

从磨削表面生成过程出发,对电镀CBN锥砂轮磨齿表面残余应力进行了定性分析,并对其与陶瓷CBN锥砂轮在不同工艺参数组合下磨削后齿面残余应力状态做了对比试验。结果表明,电镀CBN锥砂轮磨削后齿面处于残余应力状态,且在相同金属去除率时电镀CBN锥砂轮比陶瓷CBN锥砂轮磨削后齿面的残余压应力值更大。     

电镀CBN锥砂轮磨齿热状态的研究

通过对磨齿过程中砂轮与工件系统的分析 ,建立了锥砂轮磨齿热状态分析模型 ,并分别运用一维传热杆模型及有限单元法分析、计算了磨削所引起的齿面表层的温度场 ;同时 ,用电镀CBN、陶瓷CBN和刚玉砂轮做模拟磨齿试验 ,考察了不同的砂轮及工艺参数对齿面温度的影响。结果表明 ,试验结果与计算结果基本吻合 ,电镀CBN锥砂轮磨削所引起的齿面温升仅是刚玉砂轮的 5 0 % ,比陶瓷CBN砂轮亦低。     

直齿轮成形磨削齿面残余应力计算与实验验证

磨削加工齿轮的残余应力状态对齿轮使役性能有较大影响,磨削后齿面的表面残余应力准确预测与计算是齿轮抗疲劳制造的重要内容。基于成形磨削运动分析及热力耦合有限元仿真计算方法,提出了齿轮成形磨削加工齿面残余应力计算方法。开展成形磨削实验,测量磨削后齿面的残余应力,对比分析残余应力实验测量值与有限元计算值,分析了磨削加工参数与残余应力的关联规律。结果表明,提出的成形磨削齿面残余应力计算方法得到的计算值与实验测试结果具有较好的一致性;在成形磨削中,砂轮进给深度越大,齿面残余拉应力越小。     

磨削液对陶瓷结合剂CBN砂轮磨削性能影响

分析了磨削液对陶瓷结合剂CBN砂轮磨削性能的影响，使用3种磨削液在精密外圆磨床M1420E上进行了磨削加工实验，用加工表面微观形貌、表面粗糙度R。值、工件表面残余应力以及砂轮径向磨损量对磨削液效能进行评价。结果表明，轻质润滑油不仅能提高工件表面质量，降低表面粗糙度值，而且砂轮磨损量明显降低，乳化液和化学合成液对磨削性能的影响各有利弊，润滑油是陶瓷结合剂CBN砂轮磨削的优选磨削液。     

工程陶瓷磨削过程对表面残余应力的影响研究

采用对陶瓷试件磨削后再用Ｘ射线应力技术测试的方法,对磨削用量、砂轮种类、陶瓷材料等主要因素对磨削残余应力的影响规律进行了试验研究。研究结果表明,用金刚石砂轮磨削Ａｌ２Ｏ３陶瓷试件时,残余应力随磨削深度、工件进给速度和砂轮速度等磨削用量的变化而变化,且试验曲线均存在峰值效应。陶瓷砂轮比金刚石砂轮的磨削残余压应力高。陶瓷磨削表面残余应力受不同材料影响的敏感性要高于不同磨削条件的敏感性。     

超声辅助磨削后纳米ZrO_2陶瓷的表面残余应力

在自行研制的二维超声辅助磨削系统下对纳米ZrO2陶瓷进行了磨削加工,采用X射线衍射仪对其表面残余应力进行了测试,研究了磨削参数对其残余应力的影响,并与普通磨削后的表面残余应力进行了比较。结果表明:两种磨削方式下表面残余应力皆为压应力,且随着磨削深度的增大,两种磨削方式下表面残余应力均呈现出减小趋势,但超声辅助磨削后表面残余压应力的减小趋势较普通的缓慢;相同条件下,超声辅助磨削后表面残余压应力大于普通磨削的;其他参数不变,随着砂轮磨料尺寸的增大,两种磨削方式的表面残余压应力都呈上升趋势。     

高速磨削18CrNiMo7-6齿轮钢对残余应力的影响

18CrNiMo7-6以其良好的力学性能和加工性能,被广泛作为高速重载齿轮领域的材料。18CrNiMo7-6齿轮钢经过渗碳淬火处理后,采用高速磨削工艺及陶瓷CBN砂轮对材料表面进行磨削,使用X射线衍射仪测量其表面残余应力,通过本试验为提高此种材料的表面完整性提供了试验依据。试验中,以单因素试验法研究磨削用量(砂轮线速度、工作台速度和切削深度)对材料表面残余应力的影响。结果表明:砂轮线速度对残余应力的影响最大,工作台速度次之,切削深度影响不明确;垂直于磨削方向的残余应力绝对值大于沿磨削方向。     

弧齿锥齿轮磨削齿面残余应力生成及影响因素研究

弧齿锥齿轮齿面残余应力是磨削条件下各种因素综合作用而产生的。建立了影响磨削残余应力的磨削基本参数、磨削热和磨削力的数学模型。在有限元3D单齿模型基础上,进行了弧齿锥齿轮磨削残余应力的有限元仿真与分析,并试验验证了此方法是可行的。结果表明:残余压应力呈现在弧齿锥齿轮齿面上,而残余拉应力在齿内;磨削残余应力与磨削深度、砂轮速度、展成速度、磨削液有关;磨削残余应力的降低能有效地预防磨削裂纹。     

超声振动辅助磨削GCr15轴承钢的表面残余应力

对GCr15轴承钢进行了超声振动辅助磨削和未施加超声振动的普通磨削,测试了磨削表面的残余应力,研究了超声振动以及进给深度(5～30μm)和砂轮线速度(2～12m·s-1)对表面残余应力的影响。结果表明:两种方式磨削后的表面均形成了残余压应力,且超声振动辅助磨削的表面残余压应力较大;随着进给深度的增大或砂轮线速度的减小,两种方式磨削加工后的表面残余压应力总体上均呈增大趋势;随着砂轮线速度的增大,施加超声振动前后表面残余压应力的差值减小,说明超声振动对表面残余压应力的提高作用减弱。     

18CrNiMo7-6钢高速外圆磨削的残余应力

为探究高速外圆磨削工艺对18CrNiMo7-6钢残余应力层分布的影响,使用陶瓷结合剂CBN砂轮进行高速磨削试验,对砂轮线速度vs、工件线速度vw、砂轮径向进给速度vfr和砂轮粒度等工艺参数进行了单因素试验分析;设计制作了圆柱工件外圆面辅助剖层夹具,采用X射线衍射仪对工件应力分布进行检测。研究结果表明：高速磨削工艺为工件表面引入残余压应力,工件表面残余压应力随vs的提高小幅增大,vw和vfr对工件表面残余应力的影响规律不明显;X、Y方向的残余应力分布趋势基本一致,但Y方向的应力略大;vfr对残余应力分布影响较大,应力影响层深达到100～150 μm,应力分布中出现残余拉应力;vs对残余应力分布的影响小于vfr的影响,60 m/s时的残余应力呈“塔”形分布;vw没有明显影响规律;230/270粒度的砂轮对残余应力分布影响较大,应力影响层深为80～100 μm,120/140、W20粒度的砂轮影响较为接近;辅助剖层夹具有效提高了圆柱工件残余应力的检测精度和效率,检测效率提高一倍以上。     

感应钎焊温度对立方氮化硼砂轮磨削性能的影响

利用超高频感应钎焊在不同钎焊温度条件下制备立方氮化硼(CBN)砂轮,采用扫描电子电镜（SEM）和能量分散谱仪（EDS）对磨粒表面新生化合物进行观察与分析,并通过与电镀CBN砂轮进行比较,对感应钎焊CBN砂轮的磨削性能进行评价。结果表明：CBN磨粒界面新生化合物主要组成元素有N、B、Ti三种,活性元素Ti发生扩散并与N和B发生化合反应;当感应钎焊温度为940℃时,磨粒表面生成物致密覆盖在表面,且所制备的CBN钎焊砂轮的磨削力和磨削比能较小。在相同磨削用量下,对电镀CBN砂轮和感应钎焊CBN砂轮的磨损形式进行对比分析发现,电镀CBN砂轮的磨损形式为黏附磨损,钎焊CBN砂轮的磨损形式为破碎磨损。     

电镀CBN砂轮精密修整对磨削性能的影响

采用传统接触方式测量电镀CBN砂轮径向跳动时,测量仪触头易嵌入砂轮粗糙表面,致使检测数据严重失真,不能真实反映砂轮径向跳动值大小。利用非接触式激光位移传感器,在线采集电镀砂轮外圆表面信息,并经数据处理,得出砂轮的跳动值。磨削试验结果表明:对于电镀CBN砂轮,为了保证良好的表面,砂轮初始径向跳动值不能超过磨粒直径的30%,否则修整后砂轮表面磨粒过于钝化,无法进行正常磨削。     

电镀金刚石砂轮端面磨削2024Al／SiCp的实验研究

用电镀金刚石砂轮对SiC颗粒增强铝基复合材料2024Al／SiCp进行了端面磨削实验研究。结果表明,端面磨削能获得高质量加工表面;已加工表面残余应力为压应力;磨削参数对切向和法向磨削力影响较小,但对轴向磨削力影响较大,且轴向磨削力随着磨削深度的增加而明显增大。     

单层电镀CBN砂轮磨削区分界线位置的实验研究

针对如何确定单层电镀CBN(立方氮化硼)砂轮磨削区分界线位置,改善窄深槽侧面表明质量这一问题,应用单层电镀CBN砂轮对45#钢工件进行高速深切缓进给磨削实验。在不同砂轮线速度、窄深槽磨削深度和工件进给速度下,对单层电镀CBN砂轮磨削区分界线位置的变化规律进行研究。研究表明:单层电镀CBN砂轮磨削区分界线到砂轮顶部的距离随砂轮线速度的增大而逐渐增大,随窄深槽磨削深度的增加而逐渐减小,随工件进给速度的增大先减小后增大。     

电镀CBN砂轮在汽车齿轮磨齿中的应用

分析了汽车齿轮磨齿裂纹产生机理,介绍了电镀CBN砂轮在磨齿中的应用.研究表明,应用CBN砂轮磨齿能够提高齿轮表面的残余应力和有效防止磨齿裂纹的产生,并提高生产效率.     

螺旋伞齿轮磨削残余应力分布规律及仿真分析

螺旋伞齿轮作为重型车辆传动系统的关键零部件,其表面完整性对整车机动性和可靠性起着关键作用。磨削作为齿轮最后一步加工工序,磨削过程产生的残余应力将直接影响齿轮疲劳性能。若残余应力控制不当,将导致齿轮在使用过程中过早发生疲劳失效,产生齿面疲劳点蚀和根部疲劳断裂等问题。针对重型车辆螺旋伞齿轮设计磨削试验,研究不同磨削参数下螺旋伞齿轮残余应力的分布规律;结合磨削前后齿轮残余应力的状态,获得实际磨削过程残余应力;基于力热耦合有限元仿真法计算螺旋伞齿轮磨削残余应力。研究结果表明：齿轮凸面平行磨削方向残余压应力最小,磨削过程使齿面产生拉应力而亚表层产生压应力,力热耦合有限元仿真法能有效用于螺旋伞齿轮磨削残余应力的预测和分析。     

纳米陶瓷涂层磨削表面残余应力的研究进展

纳米陶瓷涂层材料具有高硬度和高耐磨性,采用超硬磨料的金刚石砂轮磨削是其最主要的加工方法,在磨削时容易出现表面残余应力而导致表面裂纹.目前,国外在纳米结构陶瓷涂层磨削表面残余应力的研究很少,我国正在对纳米陶瓷涂层材料超精密磨削后表面残余应力方面进行研究.介绍了纳米结构陶瓷涂层的研究背景,阐述了纳米结构陶瓷喷涂材料性能特点,分析了纳米结构陶瓷涂层的磨削研究动态和磨削表面残余应力的研究现状.分析研究表明,纳米结构陶瓷涂层的开发与研究将会受到越来越广泛的重视,其后续研究将是下一步的工作重点.     

陶瓷结合剂CBN砂轮的修整

研究了砂轮修整方法对陶瓷结合剂CBN砂轮摩削效果的影响。研究结果表明，用单粒金刚石修整陶瓷结合剂CBN砂轮时，修整后的砂轮表面层磨粒钝化，磨削力大，磨削质量差。用碳化硅砂轮或磨削油石法修整的陶瓷结合剂CBN砂轮则可避免初期磨削力大的问题。     

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。     

新型小直径端面CBN砂轮开发及其磨削性能研究

基于电镀小直径端面CBN砂轮磨削沟槽的试验结果,为减小沟槽底面与侧面过渡圆弧半径,开发了一种新型小直径端面CBN砂轮,在试验研究其磨削性能的基础上提出了改善措施,取得了良好的磨削效果。新型端面CBN砂轮加工沟槽的过渡圆弧半径达到0.2mm以下,比电镀CBN砂轮减小60%以上。新型端面CBN砂轮磨削过程中,由于有效CBN磨粒发生的后面磨损及其破碎,使磨粒切削刃凸出高度降低,而砂轮表面所有CBN磨粒均先后依次成为有效磨粒,因此提高单个CBN磨粒的耐磨性和韧性,减小破碎,是提高新型CBN砂轮寿命的有效措施。选用多晶强韧的CBN磨粒(通用电器GE550型产品)使砂轮寿命提高到了原来的6.75倍。