声发射监测技术在磨削加工中的应用

在磨削加工中,砂轮的工作状况是不断变化的,因此,对砂轮的修整及磨削过程进行监测是非常必要的。本文将声发射(AE)信号应用到对磨削过程的监测上,通过监测砂轮修整过程可以得到一致的砂轮表面质量。通过监测AE信号的幅值和频谱特征即可确定砂轮的寿命。用AE信号可以成功地检测出砂轮和工件的初始接触时间,为砂轮向工件进给时的准确对刀及高精度表面质量的获得提供了有效的方法。     

声发射监测技术在磨削加工中的应用

在磨削加工中，砂轮的工作状况是不断变化的，因此，对砂轮的修整及磨削过程进行监测是非常必要的。本文将声发射信号应用到对磨削过程的监测上，通过监测砂轮修整过程可以得到一致的砂轮表面质量。通过监测ＡＥ信号的幅值和频谱特征即可确定砂轮的寿命。用ＡＥ信号可以成功地检测出砂轮和工件的初始接触时间，为砂轮向工件进给时的准确对刀及高精度表面质量的获得提供了有效的方法。     

基于声发射技术的砂轮磨损实验研究

砂轮磨损状态复杂多变,磨损信号干扰多,特征提取困难。文章针对砂轮磨损过程,提出一种基于声发射技术的砂轮磨损表征方法。利用小波能量分析对磨削过程声发射RMS(均方根)信号进行重构与消噪,研究声发射RMS(均方根)信号频谱矩心这一特征值与工件表面粗糙度的对应关系。得出砂轮修整初期频谱矩心低,砂轮磨损后频谱矩心显著增大,由于磨粒自锐作用,频谱矩心会呈现周期性变化规律;在同一周期内,处于低频段的砂轮磨削出的工件表面粗糙度必优于处于高频段的砂轮;在不同周期内砂轮磨削出的工件表面粗糙度不具有可比性;表明了磨粒自锐的随机性。而且随着砂轮磨损的增加,频谱矩心高频段持续时间越来越长,直至砂轮剧烈磨损。     

磨削接触长度的新定义及新的测量方法

磨削机理和磨削过程的分析都离不开对砂轮与工件之间接触长度的研究，本文将对砂轮与工件之间的磨削接触长度提出了一种新概念，将磨削接触长度划分为两类，即最大接触长度ｌｍａｘ和局部接触长度ｌ０。并进一步指出，磨削区内，沿砂轮与工件接触的宽度方向上，接触长度显然是不相等的，依据磨削接触长度的这种特征，提出了测量两类接触长度的新方法－ＡＰＳ法。     

磨削加工中砂轮对刀技术概述及声发射应用试验研究

介绍了磨削加工中常用的人工对刀、对刀仪对刀、阻力对刀、导电对刀、声发射对刀等各种砂轮对刀方法及其特点。针对声发射技术在对刀环节中的应用,我们进行了多种磨削条件下的砂轮对刀测试。试验结果表明:声发射测试技术可用于砂轮修整对刀、磨削对刀;声发射信号的波形、频率分布、波形参数均可反映对刀状态,但对刀信号易受磨床环境噪声条件影响;在同一磨床上,砂轮磨削对刀信噪比高于砂轮修整对刀;在不同磨床上,普通磨床上砂轮修整对刀信噪比高于数控磨床。     

超硬铸铁磨削用CBN砂轮磨钝过程的声发射检测

用声发射技术监测砂轮磨钝过程是一种方便而且可靠的新方法。在用CBN砂轮磨削超硬铸铁的基础上,研究了砂轮磨钝与声发射信号之间的关系。结果表明:(1)声发射信号的幅值能准确地反映砂轮的磨钝状态;(2)声发射信号的RMS值以及声发射计数率也同砂轮的磨钝状况相符;(3)锋利的砂轮和磨钝了的砂轮具有明显不同的功率谱。利用上述参量可以确定本试验条件下CBN砂轮的耐用度,预报和检测砂轮的磨钝及磨削烧伤。     

磨削机械的创新设计

对非平面或非圆柱面的曲面工件进行磨削加工,须用柔性的磨削机械。设计两大类柔性磨削机械,分别是圆形柔性磨削机械和齿形柔性磨削机械。其磨削装置是内部充满水、外部粘贴有砂砾的密闭的橡胶砂轮。根据帕斯卡原理,密闭的充满水的橡胶砂轮任何部位的压强都相等。橡胶砂轮与工件接触处的形状可以随着工件表面的形状变化而变化,但是橡胶砂轮与工件接触的任何点的压强却是相等的,这样工件与橡胶砂轮接触的任何部位都会被磨削得一样光滑。     

端面磨削力的测试与分析

本文试验中用Kistler公司生产的压电晶体测力台测量端面磨削中阶段性磨损时的法向磨削力F_n及平行于磨削表面的两个磨削分力F_x和F_y。结果表明,磨削力随工件与砂轮中心的偏移距U逐渐增大而上升,法向磨削力的上升尤为明显。这是由于砂轮与工件的接触长度和接触面积增大的缘故。     

激光在磨削加工中的应用现状分析及试验研究

本文阐述了激光技术在磨削加工不同方面的应用情况。首先介绍了利用激光对工件表面进行改性处理以改善工件磨削加工性能以及激光辅助磨削硬脆材料的原理和方法。然后通过试验研究,着重阐述了激光在砂轮修锐以及检测砂轮表面形貌两方面的应用。试验结果表明,利用激光扫描方法可快速精确地测量砂轮表面的原始三维形貌,对砂轮工件性能作出客观评定,利用该方法可望实现砂轮形貌的在线检测;利用激光修锐砂轮,不仅可大大降低砂轮损耗,并且能精确控制修税效果,因而是一种很有前途的砂轮修锐方法。     

声发射技术在磨削及其研究中的应用

本文综述了声发射技术在磨削及其研究中的应用情况,对声发射技术在磨削质量的在线检测、磨削过程监视及砂轮参数的测定等方面的应用进行了具体研究探讨。     

高效深切磨削工艺的新进展

高效深切磨削工艺（HEDG）是一种相当先进的加工方法，其工艺条件远远超出普通的磨削工艺条件，使用很高的砂轮线速度（可高达200m/s)。高的工件速度和大切深（可达30mm)，并配合以适当的磨削液，试验证明，HEDG可以取得很高的材料去除率和良好的工件表面完整性，使用电镀CBN（立方氮化硼）砂轮进一步加强了这种磨削工艺的效能，这是由于CBN磨料具有良好的耐磨性和较高的热传导性，高效深切磨削技术早期只限于磨削深槽，窄槽，或单纯地从工件的平面上磨除较深的表层材料，所有这些都可以归属平面磨削的范畴，HEDG的进一步发展就是将其引入外圆磨削之中，在相同的名誉切深条件下，外圆磨削时砂轮与工件的接触长度远比平面磨削时砂轮与工件的接触长度短，这种接触区域几何上的差异导致热传导条件的不同，由于工件形状的改变和运动形式的变化，也会使人们改变磨削液的供给方式，理论和试验研究都已证明，高效深切磨削工艺能否成功应用于外圆磨削，取决于磨削参数是否选择得当和如何将磨削液供给到磨削区。     

磨削过程在线监测系统

为了适应小批量、多品种磨削过程的在线监测的要求，本文采用声发射（AE）传感器和功率传感器联合监测磨削过程。通过采用声发射信号归原处理法，可实现对磨削条件多变环境下砂轮钝化进行有效监测，利用该方法可以克服仅靠监测AE信号幅值变化不能监测工作材料，加工要求和磨削参数经常变化环境下砂轮钝化程度的缺陷，同时利用功率传感器对砂轮破碎进行监测，针对磨削条件复杂，难以建立数学模型的难点，本文采用神经网络建立传感器信号与监测信号的非线性关系。     

钎焊金刚石砂轮磨削硬质合金温度的试验研究

根据半人工热电偶测温原理制备了磨削测温试样,利用感应钎焊金刚石砂轮和电镀金刚石砂轮进行硬质合金YG6的磨削试验,研究了磨削深度、工件进给速度对工件表面磨削温度的影响。试验结果表明:在相同的磨削参数下感应钎焊金刚石砂轮的磨削温度要远低于电镀金刚石砂轮,且随着磨削深度和工件进给速度的增大磨削温度上升较为平缓,钎焊金刚石砂轮磨粒出露高度高、容屑空间大,磨粒呈有序排布是磨削温度较低的主要原因。     

工程陶瓷内圆磨削表面粗糙度研究

研究工程陶瓷内圆磨削表面粗糙度的影响因素。利用氮化硅陶瓷内圆磨削正交试验,分析了砂轮线速度、工件线速度与磨削深度对表面粗糙度的影响,并在此基础上进行了砂轮粒度单一因素影响试验,采用泰勒粗糙度测量仪测得了加工表面粗糙度从0.2646μm~0.5424μm的一系列磨削表面,分析试验结果建立了氮化硅陶瓷内圆磨削表面粗糙度经验公式预测模型。由试验结果得到表面粗糙度随砂轮粒度号的增大、砂轮线速度的提高及工件线速度的降低而减小,随磨削深度的增加整体上呈变大趋势,且砂轮线速度的影响较大,工件线速度次之,磨削深度的改变对表面粗糙度的影响作用不是很明显。经F检验表明预测模型具有较好的预测效果,最大相对误差为10.23%,为实际加工合理选择磨削参数提供了试验依据和参考。     

断续磨削表面烧伤机理与在线监测方法研究

目的 研究断续磨削烧伤机理和声发射在线监测方法,避免产品磨削加工烧伤现象.方法 基于平面磨削温度场理论和镜像热源方法,建立一种断续磨削工件边缘的温度场模型,基于该模型可对断续磨削烧伤机理进行研究.为验证上述模型的有效性,通过正交实验设计不同断续磨削工况实验,利用红外热成像仪和声发射信号对断续磨削区温度进行在线监测,使用酸洗法和巴克豪森噪声检测仪对磨削后工件表面进行烧伤检测验证,通过对声发射信号的小波包能量求解,建立其与磨削区温度之间的关系.结果 该模型可有效反映断续磨削时工件边缘处磨削区温度场分布情况.计算结果表明,断续磨削工件断口边缘比其他位置磨削区温度更高,且更容易引起烧伤.实验表明,声发射信号的小波包变换总能量与磨削区呈一定相关性,基于声发射信号可对断续磨削烧伤实施在线监测.结论 实验结果证明了该模型对断续磨削烧伤机理分析的有效性,以及利用声发射信号对断续磨削烧伤在线监测的可行性.最后针对某一转向螺母产品实际断续磨削加工烧伤进行在线监测应用,实践结果表明,该方法比传统酸洗烧伤检测更加高效环保,对实现磨削加工烧伤检测自动化和智能化具有重要意义.     

硬质合金PA30高速深磨过程中声发射信号特征的变化研究

在硬脆难加工材料硬质合金PA30高速深磨声发射实验中,随着工件速度和磨削切削深度增加,声发射信号特征参数均方根（AE_RMS）和磨削力变大;随着砂轮速度增大,AE_RMS和磨削力减小。磨削力和AE_RMS有相同的变化趋势。硬质合金PA30高速深磨AE频谱的能量在100~600kHz的频段比较集中,其AE信号频谱的能量与频率范围明显高于低速浅切磨削。      

微晶刚玉砂轮磨削钛合金TC17磨削力研究

针对航空发动机常用材料钛合金TC17,采用白刚玉砂轮与微晶刚玉砂轮开展磨削试验,研究微晶刚玉砂轮对工件表面质量和磨削力大小的影响规律。试验结果表明:微晶刚玉砂轮磨削后工件表面质量更好,表面粗糙度值降低0.14 μm,磨削力降低10%左右。针对微晶刚玉砂轮进行磨削参数对磨削力影响规律的单因素试验,从磨削力角度分析微晶刚玉砂轮磨削钛合金的合理工艺参数。综合磨削力与加工效率因素,确定磨削钛合金TC17的合理参数为:砂轮线速度v_s=27 m/s、磨削深度a_p=0.01 mm、工件进给速度v_w=12 m/min;对磨削力试验数据进行多元线性回归分析,建立了法向磨削力和切向磨削力的回归模型。      

木质砂轮的开发

普通砂轮是通过结合剂将无数细小的磨粒粘结在一起的，由于磨粒很硬，磨粒之问的粘结层十分微薄，导致磨粒间的接触几乎是刚性接触，砂轮具有较高的刚度。这种高刚度的砂轮具有高的磨削能力和磨削效率，缺点是被磨工件表面易产生划痕，难以获得高的表面加工质量。为了克服普通砂轮如SiC砂轮存在的高刚性，本文尝试在SiC磨料中加入少量的木质微粉，使其在磨粒之间起半弹性作用，从而改善被加工表面质量。这种半弹性的木质砂轮，是利用木质粉末经干馏、筛选后作为磨料，在砂轮制备过程中混入。本文应用这种砂轮对花岗岩进行了大量的磨削试验及加工比对试验。试验结果表明，木质砂轮不仅具有较高的磨削能力和效率，而且能获得纳米级加工表面(Ralonm／Ry112nm)。     

纳米结构金属陶瓷(n-WC/Co)涂层材料精密磨削的试验研究

本文对纳米结构金属陶瓷（n-WC/Co）涂层材料在金刚石砂轮精密磨削过程中的磨削力进行了较详细的试验研究。对常规结构金属陶瓷(n-WC/Co）和n-WC/Co涂层材料的磨削力作了对比磨削试验,分析了磨削工艺参数如砂轮磨削深度,工件进给速度,金刚石砂轮结合剂类型和磨粒尺寸以及被磨试件材料特性等对磨削力的影响,结合被磨试件表面的扫描电镜（SEM）的观察,分析了n-WC/Co涂层材料磨削的材料去除机理,研究结果表明：在相同磨削条件下,纳米结构陶瓷涂层的磨削力始终高于常规结构陶瓷涂层的磨削力;在其它磨削条件相同的情况下,用金属结合剂砂轮磨削工件所需的磨削力要比树脂结合剂砂轮,陶瓷结合剂砂轮所需的磨削力大些,磨粒尺寸小的砂轮磨削工件所需的总磨削力要比磨粒尺寸在的砂轮所需的磨削力大些,磨削力随砂轮磨削深度,工件进给速度的增加而增大;一般情况下,n-WC/Co涂层材料精密磨削过程的材料去除机理中,占主导方式的是塑性成形的材料去除方式。     

恒力磨削中的闭环控制

分析了磨削过程中砂轮的受力情况,由于磨削力为多方向的矢量难以测定,提出了通过声发射信号来检测磨削力的变化。将声发射信号反馈到数字PID控制中构成闭环控制,从而达到控制磨削力的目的。最后,通过实验验证了该控制方法的可行性。