钎焊镀膜CBN外珩齿刀的工艺研究

介绍珩齿刀钎焊镀膜CBN制作工艺，概述了钎焊镀膜CBN的工艺优势，这种新型珩齿刀以其卓越的珩削性能将会逐步代替电镀CBN珩齿刀。利用激光扫描加热的钎焊方法实现了镀膜CBN与珩齿刀基体的牢固连接，既实现了钎焊材料、CBN以及基体之间的冶金结合．又保证了基体在钎焊后的精度。     

基于残余应力分布优选钎焊CBN磨粒出露高度

采用测量红外光谱峰值偏移的方法确定钎焊CBN磨粒内部中心轴线以及磨粒与钎料截面径向的残余应力，分析了磨粒内部残余应力的分布特征，并优化选择了钎焊砂轮工作面上CBN磨粒的出露高度。结果表明：钎焊CBN磨粒内部中心区域残余应力分布比较稳定，应力梯度小；在中心轴线两端以及截面径向外端，应力分布梯度较大，主要为拉应力，其中，钎焊CBN磨粒边缘部分的最大残余拉应力对磨粒力学性能影响最大，钎焊CBN磨粒出露高度为其自身高度的60%～70％为宜。     

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。     

立方氮化硼超硬磨料与45钢钎焊接头残余应力有限元分析

针对立方氮化硼(CBN)超硬磨料高温钎焊冷却过程中可能产生较大热应力而导致磨粒破碎和接头断裂的问题,利用弹塑性有限元法对Ag-Cu-Ti合金钎焊CBN磨粒与45钢基体时接头的残余应力进行模拟分析.结果表明;磨粒球体内部中心轴线、中心平面半径方向以及磨粒与钎料顶层圆形断面半径方向是磨粒内部残余应力变化最显著的区域,而圆形断面边缘部分为磨粒内部最大残余拉应力的存在区域.试验验证有限元分析结果与测试结果基本一致.基于磨粒内部的最大残余拉应力,为确保焊后磨粒强度和钎焊砂轮容屑空间,CBN磨粒在钎料层中的包埋深度宜控制在30%～40%之间.     

电铸直齿外珩轮的工艺研究

采用高精度非金属材料直齿内齿轮作为阴模,利用化学镀的工艺方法,将CBN磨粒均匀地固结在内齿廓表面,克服了利用外镀法(电镀复杂、表面镀厚不匀)的缺点.由于电铸工艺具有极高的复制精度和重复精度的特点,利用电铸工艺,将金属离子电铸到阴模表面,脱模加固后,即可制得高精度直齿外珩轮,其齿形精度与母模完全一样.将此高精度直齿外珩轮应用于珩齿试验中,被加工齿轮的齿形误差和表面光洁度得到了极大地提高.     

有序排布形式对单层钎焊CBN砂轮磨削淬硬钢的磨削力试验研究

研究了单层钎焊CBN砂轮的磨粒有序排布形式对加工淬硬钢磨削力的影响。在设计CBN磨粒的排布横向间距ΔX、纵向间距ΔZ、错位距离ΔZ_v以及排列线倾角α的基础上,研究了相同和不同排布密度下排布间距、排布倾角、磨粒粒度等因素对磨削力的影响规律。研究表明,在磨粒排布密度相同情况下,排布间距及排布倾角对磨削力影响较小,随着CBN排布密度的降低,磨削力下降明显,随着磨粒粒度的下降,磨削力有下降的趋势,但较细粒度(80/100)的钎焊CBN磨粒由于出刃高度不足,磨削力出现上升高的现象。     

银铜钛合金与立方氮化硼磨粒钎焊界面显微分层结构及形成机理

采用银铜钛(AgCuTi)合金钎料在加热温度920 ℃和保温时间5 min工艺下进行立方氮化硼(CBN)磨粒与45钢基体的连接试验,使用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析磨粒与钎料结合界面的组织结构特征与物相组成.结果表明,钎焊过程中,CBN磨粒与AgCuTi合金结合界面出现了显微组织分层现象,从CBN晶体到钎料层由CBN/TiB2/TiB/TiN/含Ti合金构成,这种过渡结构有利于磨粒与钎料之间的化学键和力学性能过渡.反应热力学分析显示界面反应产物可以依靠置换反应形成;通过对B、N原子的扩散能力差异分析表明,界面新相形核顺序依次为TiN、TiB2、TiB.     

激光钎焊的温度场有限元分析

综合考虑了材料的非线性热物性特征以及焊件表面的热对流和热传导的影响后,利用ANSYS10.0软件对激光钎焊CBN在不同激光参数下的温度场进行了有限元分析,得到了激光扫描速度对温度场的影响规律,对钎焊工艺参数的选择具有指导意义.     

激光钎焊多层金刚石磨粒Ni-Cr合金成形工艺研究

为实现多层金刚石磨粒逐层激光钎焊成形,从单道扫描到单层扫描,再到多层扫描,系统研究了镍铬合金与金刚石磨粒的多层激光钎焊工艺。通过提取钎焊道与层的截面成形特征参量,对钎焊层截面成形质量进行参数化评价,并结合钎焊层表面形态,对钎焊层综合成形特性进行评价和讨论,研究了工艺参数对钎焊成形的影响。研究结果表明：激光功率与扫描速度是影响钎焊成形的重要因素,不仅影响着合金粉末的熔合程度、熔池宽度,还影响金刚石的分散状态和钎料对金刚石的浸润包裹性,最终影响钎焊层的平整性。当道与道之间的搭接率为30%~40%时,钎焊成形质量较好。在采用逆向扫描策略,扫描道数为10、固定激光功率为700 W、扫描速度为15 mm/s、光斑直径为1.5 mm、搭接率为30%的条件下,实现了多层磨粒的激光逐层钎焊成形,钎料对金刚石浸润包裹充分,钎焊层中间区域平整连续,整体成形质量好。     

钛合金Ti6Al4V高速磨削试验研究

为实现难加工材料钛合金的高效磨削,进一步发挥高速磨削的潜力,开展了钛合金Ti6Al4V高速磨削工艺试验研究,对磨削过程的磨削力、磨削比能以及磨削温度随单颗磨粒最大切屑厚度agmax的变化特征进行了分析。研究结果表明：不同砂轮线速度vs条件下,磨削力、磨削比能及磨削温度三者随单颗磨粒最大切屑厚度agmax变化的特征曲线略有不同,具体表现为,单颗磨粒最大切屑厚度agmax一定条件下,磨削力及磨削比能随着磨削速度的提高呈减小趋势,磨削温度则呈上升趋势,同时钎焊CBN砂轮的磨削力、磨削比能低于陶瓷结合剂及电镀CBN砂轮的磨削力、磨削比能,因此,利用钎焊CBN砂轮磨料有序排布的优势,选择合理的单颗磨粒最大切屑厚度,可在提高砂轮线速度的同时提高进给速度,从而提高磨削效率,实现钛合金的高速高效磨削。     

Study on textured CBN grinding wheel by laser cladding

In this investigation, in order to improve bonding strength between superabrasive/metal matrix/grinding substrate, life span of grinding wheel, and grinding using small grits in continuous grinding simultaneously to fit for high speed and high precision machining in industry, coaxial powder feeding laser cladding method with CAD/CAM technology is introduced to manufacture textured CBN/CuSnTi–grinding wheels. The morphology of CBN grit on laser-cladding layer under optimized laser-cladding parameters and a pit created by fallen-off CBN on laser-cladding layer with lower laser–cladding energy density are observed by scanning electron microscope (SEM). The element distributions of interfaces of CBN/CuSnTi/AISI 1045 are analyzed by SEM and energy disperse spectroscope (EDS). The morphology and elements distribution of residual resultants on the surface of CBN grits etched by nitric acid are analyzed by SEM and EDS. Comparative-grinding process between laser cladding–grinding wheel (LCGW) and customized electroplated grinding wheel (EGW) is analyzed with grinding forces and temperature aspects respectively. The wear morphology of CBN grits on LCGW after grinding is observed by SEM. The results show that CBN grit with integrate cutting edges can protrude 50% height of its diameter on laser-cladding layer under optimized laser–cladding parameters. Fe, N, Ti, and B segregates attached to the interfaces of CBN/CuSnTi/AISI 1045 with Cu and Sn distributed uniformly in the laser-cladding layer. Residual resultants on CBN can be divided into two parts based on the distances from the surface of CBN grits. The grinding forces (Fz and Fy) and grinding temperature from LCGW are lower than those from EGW. The wear conditions of CBN on laser cladding are three parts: microfracture, cleavage plane, and wear-out.     

电镀CBN珩齿刀的工艺研究

分析现有电镀CBN珩齿刀的制作工艺 ,重点论述其基体与镀层的结合力及置砂问题 ,提出改进措施。     

金属结合层包覆单列磨粒小直径CBN砂轮端面磨削过程研究

金属结合层包覆单列磨粒小直径CBN砂轮在端面磨削过程中突出高度不同的CBN磨粒相继发生后面磨损、切削刃破碎和脱落,产生了砂轮自锐效应。砂轮磨削力呈现低频起伏和高频波动变化的特征,这是由于磨削过程中CBN磨粒后面磨损钝化使磨削力增大以及随后磨钝磨粒破碎变得锐利使磨削力减小的综合作用结果。砂轮磨削过程受到CBN磨粒性能及其切削刃状态的支配,多晶强韧CBN磨粒(BORAZON550,GE产品)耐磨性改善、磨粒微细破碎保持了砂轮的锐利性,延长了单个磨粒服务时间,突出高度不同的磨粒加入磨削过程的批次效应显著,磨削力低频起伏明显,单晶CBN磨粒(BORAZON500,GE产品)破碎范围大有效降低了磨粒切削刃突出高度、新磨粒加入磨削的过程具有连续性,磨削力高频波动明显。     

基于超声波平行轴珩齿的振动系统设计

超声波平行轴硬珩齿是一种新型的齿轮精加工方法。介绍了基于超声波平行轴珩齿的超声波振动系统的设计原理,重点介绍了确定各组成部分参数的方法。     

电镀CBN珩齿刀工艺的分析与改进

对现有珩齿刀电镀工艺过程中出现的问题进行了分析．并提出了一些改进的方案。     

超声波平行轴硬珩齿的加工机理

超声波平行轴硬珩齿是一种新型的齿轮精加工方法。介绍了实现超声波平行轴硬珩齿的机构，分析了超声波平行轴硬珩齿的加工机理。     

钎焊金刚石/CBN砂轮基体工艺方法初探

针对目前国内制作钎焊金刚石/CBN砂轮的几种工艺方法,分析了存在的优缺点。根据工厂试验中出现的实际问题,指出了寻找到合适基体材料的方法,为解决高温钎焊对基体的影响提供了一个较好的样本。为了满足CBN/金刚石砂轮基体的力学性能需要,建议砂轮基体采用40Mn2这种材料,在700℃左右回火,其硬度可以达到38HRC左右,能够满足高速磨削和高精度磨削的要求。     

基于SPH法的CBN磨粒切削过程数值模拟

采用光滑粒子流体动力学法进行CBN磨粒切削过程仿真。该方法解决了网格法模拟材料分离时的网格束缚问题。通过切削过程中磨粒与工件材料的应力场变化以及离散SPH粒子的运动情况,分析了CBN磨粒的磨损机理以及工件材料的切削变形机理。研究结果表明:磨粒的顶部与挤压面棱边接触应力集中,易发生磨耗与微破碎磨损;工件材料受磨粒的推挤发生弹塑性变形而沿磨粒的侧向及前方隆起,并于磨粒的前方挤出而形成切屑。
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高精度CBN外啮合齿轮状珩齿刀制造新工艺

对国内目前采用外镀法电镀CBN制造外啮合齿轮状珩齿刀工艺过程中出现的问题进行了分析,结合国内外相关方面的研究成果,提出了采用内镀结合铸造的新工艺来制造高精度CBN外啮合齿轮状珩齿刀。通过分析,此工艺不仅提高了刀具的精度,还提高了刀具寿命。