某航天型号轴类工件的ELID精密磨削加工工艺技术研究

为了探究SiCp/Al复合材料轴类工件精密加工的新途径,采用ELID精密超精密磨削加工技术,对其进行精密加工试验,并分析加工机理及试验影响因素。试验结果表明:砂轮转速、进给量、磨削深度和进给速度是影响表面加工质量的主要因素。当砂轮转速在1 500 r/min、磨削深度是3μm和进给量为0. 25μm时,磨削效果最佳,可以有效地提高加工效率,改善工件表面加工质量,得表面粗糙度R_a为0. 163μm、圆柱度为0. 85μm的已加工表面。     

树脂结合剂金刚石砂轮磨削蓝宝石的磨损过程研究

为了研制用于蓝宝石减薄磨削的高性能树脂结合剂金刚石砂轮,对蓝宝石磨削过程中金刚石磨粒的动态变化及蓝宝石加工表面粗糙度进行研究。动态监测树脂结合剂金刚石砂轮磨削蓝宝石基片的表面质量、砂轮磨损及其磨损形式、砂轮不同磨损阶段的磨损形式变化及蓝宝石表面粗糙度Ra的变化。结果表明,砂轮初期磨损阶段磨粒破碎较为明显,后期磨损阶段磨粒脱落、黏附磨损占比较大达到45%,砂轮稳定的损耗速率为0.027 3 mm~3/s,磨耗比为17.37,蓝宝石最低粗糙度可以达到Ra0.260μm。为树脂结合剂砂轮制备的优化及蓝宝石背面减薄的磨削工艺优化提供了依据。     

超声辅助磨削硬脆材料芯棒直径预测模型

超声辅助磨削是一种套料芯棒加工方法,而硬脆材料在超声辅助磨削加工过程中的去除模式主要为脆性断裂,这将导致加工出的芯棒直径与砂轮内径之间存在尺寸误差。针对上述问题,通过分析超声辅助磨削加工中砂轮表面金刚石磨粒的运动轨迹,运用压痕断裂力学理论建立了超声辅助磨削芯棒的直径预测模型。该模型考虑了脆性材料断裂时产生的侧位裂纹扩展对芯棒直径的影响。通过对K9光学玻璃材料进行超声辅助套料试验对模型进行了标定和验证,接着研究了进给速度和转速对芯棒直径误差的影响规律。通过对比研究发现,模型计算结果与试验结果吻合较好,误差小于5%,验证了模型的有效性。试验结果表明,采用适当的低转速和大进给速度可以有效降低超声辅助磨削芯棒直径的尺寸误差。本文所建模型可为超声辅助磨削套料芯棒的砂轮选择提供理论指导。     

G95Cr18轴承套圈沟道磨削烧伤的试验分析

分析G95Cr18钢的加工特性和产生套圈沟道磨削烧伤的原因。以2个型号轴承内、外圈沟道磨削为例,从砂轮选择、磨削留量分配、砂轮与工件转速、进给速度、进给量、光磨时间等方面进行试验和分析,通过优化工艺参数、细化工艺过程,有效避免了沟道磨削烧伤的发生。另外,对砂轮修整频率和切削液对套圈磨削质量的影响也进行了分析。     

切向超声振动辅助成形磨削齿轮的切削系数建模与试验研究

通过对磨粒-工件的运动特性分析,研究了切向齿轮超声成形磨削过程中分离加工机理,建立了超声振动作用下磨粒-工件的切削系数模型,得到了加工参数(砂轮速度、进给速度、超声频率和超声振幅)对切削系数的影响规律。针对切向齿轮超声成形磨削分离加工的特点,进行了齿轮超声成形磨削和普通磨削加工试验,获得不同加工参数对磨削力、磨削温度、残余应力和表面粗糙度的影响规律,并对磨削后表面的微观组织进行分析。试验结果表明：与普通磨削相比,在超声磨削过程中,磨削力、磨削温度和表面粗糙度在一定程度上得到有效的降低。三者的降低幅度随着砂轮转速、进给速度的增加而减小,磨削力、磨削温度的降低幅度随着超声振幅的增加而增大,而表面粗糙度的降低幅度随着超声振幅的增加呈先增加后减小的趋势;同时,齿面的残余压应力得到提高,其增加幅度随着砂轮转速、进给速度的增加而降低,随着超声振幅的增加而增大。此外,超声磨削可以显著改善齿面的纹理状态和表层的显微组织,并实现晶粒的细化。     

不锈钢超高速磨削试验研究

为避免不锈钢磨削中发生砂轮堵塞,减轻磨削烧伤的程度,提高加工效率,优化加工工艺,对不锈钢进行超高速磨削试验研究。在高速/超高速磨削条件下,研究了不同砂轮线速度、工件进给速度和进给量对不锈钢磨削的磨削力、表面粗糙度和表面形貌的影响作用,并检测了不同工况下的砂轮表面状态。研究结果表明,不锈钢在超高速磨削状态下,选择合理的工作台速度和磨削深度能有效提高加工效率,同时又能保证磨削质量。

     

38CrMoAl渗氮钢微晶刚玉砂轮摆线磨削工艺试验研究

在实际磨削38CrMoAl渗氮钢过程中,存在磨削烧伤情况。本文分别采用白刚玉砂轮和微晶刚玉砂轮磨削38CrMoAl渗氮钢,对比研究了不同磨料类型刚玉砂轮对磨削力和表面粗糙度的影响规律。试验结果表明：相较于白刚玉砂轮,微晶刚玉砂轮磨削时磨削力降低了14.2%。基于正交试验方法,通过微晶刚玉砂轮平面磨削试验,探究了磨削工艺参数对磨削力和工件表面粗糙度的影响。结果分析表明：磨削深度对磨削力影响最大,其次是工件进给速度和砂轮转速;对于工件表面粗糙度而言,工件进给速度的影响最大,其次是砂轮速度和磨削深度。最终采用微晶刚玉砂轮对38CrMoAl渗氮钢齿轮样件进行批次加工,结果显示无磨削烧伤发生,且磨削表面质量得到了显著提高。     

Al2O3/TiC陶瓷材料超声辅助微磨削的磨削力试验研究

基于超声辅助微磨削加工对Al_2O_3/TiC陶瓷材料进行微磨削试验,并与传统微磨削技术进行对比。利用单因素分析法研究Al_2O_3/TiC陶瓷材料的磨削力随超声振幅、磨削砂轮转速、磨削深度、进给速度等工艺参数的变化规律,为提高加工质量和合理选择加工参数提供依据。结果表明:超声波辅助微磨削试验获得了不同磨削参数下磨削力的变化规律,磨削力随超声波振幅、主轴转速的增大而减小,随磨削深度、工件进给速度的增大而增大;在相同工艺参数下,相比传统微磨削加工,超声辅助微磨削Al_2O_3/TiC陶瓷材料可以有效降低磨削力;在保证工件加工表面质量的前提下,超声辅助微磨削加工可以采用较大的磨削深度和磨削速度,有助于提高材料的去除率和加工效率,试验还得出加工Al_2O_3/TiC陶瓷材料的最优参数组合。     

轴承零件磨工工艺(2)

二、磨削用量 磨削用量包括砂轮的圆周速度、工件的圆周速度、工件的纵向进给速度、砂轮的横向或垂直进给量(吃刀深度)等。合理选择磨削用量对磨加工的质量和生产率有很大影响。 1.砂轮圆周速度 V_砂=πL_砂η_砂/(1000×60)(米/秒)式中L_砂-砂轮直径(毫米); r_砂-砂轮转速(转/分)。 外圆磨削时一般取V_砂=30～35米/秒;内圆磨削一般取V_砂=20～30米/秒 2.工件圆周速度     

聚晶金刚石的ELID精密磨削试验研究

针对聚晶金刚石刃口加工的精度低、效率低、刃磨质量差的问题,采用同步电解修锐(ELID)精密磨削技术,对聚晶金刚石进行了精密磨削试验研究。首先,通过单因素试验探究砂轮粒度、磨削角度、磨削深度、砂轮转速以及工件移动速度对加工刃口质量的影响;然后,利用正交试验获得各因素的优组合与优水平,确定了最优工艺参数;最后,以最优试验参数对聚晶金刚石刃口进行精密磨削加工,获得刃口崩缺平均值0.042μm的加工表面。研究表明:应用ELID精密磨削加工工艺,当采用与被磨金刚石粒度相当或略小粒度的铸铁结合剂金刚石砂轮,砂轮转速为1 400 r/min、45°磨削角、磨削深度为0.1μm、进给速度为2 m/min时,磨削效果最佳。     

工件旋转法磨削硅片的磨粒切削深度模型

半导体器件制造中,工件旋转法磨削是大尺寸硅片正面平坦化加工和背面薄化加工最广泛应用的加工方法。磨粒切削深度是反映磨削条件综合作用的磨削参量,其大小直接影响磨削工件的表面/亚表面质量,研究工件旋转法磨削的磨粒切削深度模型对于实现硅片高效率高质量磨削加工具有重要的指导意义。通过分析工件旋转法磨削过程中砂轮、磨粒和硅片之间的相对运动,建立磨粒切削深度模型,得到磨粒切削深度与砂轮直径和齿宽、加工参数以及工件表面作用位置间的数学关系。根据推导的磨粒切削深度公式,进一步研究工件旋转法磨削硅片时产生的亚表面损伤沿工件半径方向的变化趋势以及加工条件对磨削硅片亚表面损伤的影响规律,并进行试验验证。结果表明,工件旋转法磨削硅片的亚表面损伤深度沿硅片半径方向从边缘到中心逐渐减小,随着砂轮磨粒粒径、砂轮进给速度、工件转速的增大和砂轮转速的减小,加工硅片的亚表面损伤也随之变大,试验结果与模型分析结果一致。     

凸轮轴数控磨削工件主轴转速优化建模与实验研究

根据凸轮轴X-C轴联动恒线速度磨削加工数学模型,建立了砂轮架进给位移与速度、凸轮工件主轴转速的理论方程。根据数控凸轮轴磨床加工能力的约束条件,对砂轮架进给中速度、加速度或加加速度值超出限定值的凸轮转角区间,通过积分反求方法求解出相应转角区间工件主轴所允许的转速值,并以该段转速值替换对应的转角区间上凸轮轴恒线速度磨削时理论转速值。对优化计算前后的工件主轴转速曲线进行了凸轮轴磨削加工实验。实验结果表明：采用优化后的凸轮工件主轴转速进行加工,相比于恒线速度理论转速加工,其升程最大误差与最大相邻误差减小,工件表面粗糙度降低,提高了凸轮轴高效精密磨削加工质量。     

用超磨粒砂轮实现高效磨削

超磨粒（金刚石，CBN）砂轮的出现，使难切削材料的高精度、高效率加工成为可能。本文介绍日本利用超磨粒砂轮进行高效磨削加工的方法。一、高效磨削加工方法1．间歇进给磨削间歇进给磨削采用成形砂轮进行曲面磨削，在深切工件的同时进给量很小，用于要求保证工件形状精度的成形和深槽加工。间歇进给磨削的进刀量为往复磨削进刀量的100～200倍，其走刀量仅为往复磨削的1／100～1／200。间歇进给磨削前，要使用修整工具对砂轮表面进行创型，通过往复进给的循环操作，工件边缘与砂轮最初接触时不产生重复冲击，砂轮变形很小，有利于防止脆性…     

高速铁路轴承磨削规范的制定

针对高速铁路轴承采用不同材料及其形状、尺寸和各磨削工序使用的磨加工设备等特性,制定了高速铁路轴承磨削规范,对选择磨具、砂轮转速、工件转速、进给量及光磨时间等磨削参数提出了明确规定,为生产出高精度和高质量产品提供了技术保障。     

磨削参数对GH4169高温合金磨削表面特征影响研究

采用单因素试验法,使用不同特性的砂轮进行GH4169高温合金的外圆磨削试验,研究了单晶刚玉砂轮和CBN砂轮对GH4169高温合金磨削表面特征中表面粗糙度和表面形貌的影响,分析了各磨削工艺参数对表面粗糙度的影响规律,并分析了单晶刚玉砂轮和CBN砂轮切屑的形态,还检测了磨削加工的表面形貌。结果表明：采用粒度为80、中软级、陶瓷结合剂的单晶刚玉砂轮磨削GH4169高温合金时,其磨削表面粗糙度较小,表面特征较稳定;磨削进给运动轨迹构成了试件已加工表面形貌轮廓的主要特征。在工件速度为8~21.66m/min、砂轮速度为15~30m/s、径向进给量为0.005~0.02mm、纵向进给量为1.3~3.6mm/r范围内,可以保证表面粗糙度Ra在0.14μm以内。     

平面磨削GT35残余应力形成机理与可控工艺方案

陀螺仪电机轴承套等钢结硬质合金GT35材料零件由于加工过程中的微应力控制不当经常出现表面开裂、尺寸变形等质量问题,给陀螺仪的生产带来了不小的困扰。为了探究平面磨削加工工艺参数对表面残余应力的影响,实现低残余应力加工的可控工艺方案,文章分析了平面磨削GT35残余应力的形成机理,采用KP-36精密磨床开展了磨削试验,对砂轮线速度、径向磨削深度、工件进给速度以及砂轮结合剂种类等工艺参数进行了因素轮换法试验分析,并采用X射线衍射进行了残余应力检测。试验研究结果表明,在GT35钢结硬质合金平面磨削工艺参数中径向磨削深度影响程度占比49%、工件进给速度占比25%、结合剂种类占比16%、砂轮线速度占比10%;工件进给速度为18 m/min时残余应力最小;树脂结合剂砂轮比青铜结合剂砂轮加工后零件残余应力平均小10%。GT35材料零件平面磨削残余应力可控工艺方案为采用青铜结合剂金刚石砂轮并选用0.002 mm的径向磨削深度、18 m/min的工件进给速度以及30 m/s的砂轮线速度。     

机械参数对多沟槽金属结合剂金刚石砂轮修锐的影响

金属结合剂金刚石砂轮(简称金属砂轮)具有优异的磨削性能,广泛应用于机械、电子和航空航天等领域。修锐作为金属砂轮修整关键工序之一,对于保证砂轮初始锋利性和工件磨削质量有着重要意义。针对金属砂轮的复杂形貌结构,提出了一种新的修锐评价指标。以W40型金属砂轮为研究对象,采用正交分析法,分析了金属砂轮转速、碳化硅砂轮(工具砂轮,简称GC砂轮)转速、GC砂轮粒度、单次进给量以及总进给深度对修锐效果的作用机理、影响趋势,优化了修锐参数。经过玻璃磨削验证,磨削质量、加工型面完整性得到明显改善。     

电解磨削加工装置

<正> 日本发明了一种利用导电性砂轮进行磨削的电解磨削加工装置。如图所示,磨削加工是在砂轮1与工件2的对置方向,按预定的进给量沿图示方向往复进行的,即将工件2固定在工作台8上,使砂轮1与工件2不断进给,并作相对运动。加工是依靠砂轮旋转而产生的摩擦磨削     

蓝宝石磨削表面微观形貌特征研究

蓝宝石单晶因其耐高温、耐腐蚀及高硬度,广泛应用于兵器、航空与航天等领域。蓝宝石磨削加工表面形貌特征对其后续加工及使用性能有重要影响。为分析不同加工因素下的蓝宝石表面形貌特征,进行了不同结合剂、不同粒度的金刚石砂轮蓝宝石磨削试验,利用白光干涉仪对工件表面粗糙度进行了检测,利用扫描电子显微镜对表面微观形貌特征进行了分析。试验结果表明,当磨削深度处于亚微米级尺度内时,树脂结合剂砂轮加工表面质量优于金属结合剂砂轮加工表面质量;减小砂轮磨粒直径有助于提高加工表面质量;较高的砂轮磨削速度不利于获得表面粗糙度值小的加工表面;在脆性断裂去除模式下,蓝宝石表层材料剥落易形成不规则凹坑,光滑台阶状断裂面的形成与蓝宝石单晶解理有关,并且磨削深度越大,加工表面解理断裂特征越显著。     

300mm硅片超精密磨床设计与开发

硅片的超精密磨削技术主要用于硅片制备中的硅片平整化和IC后道制程中的背面减薄。随着硅片直径的增大和厚度的减小,硅片超精密磨削技术及设备面临新的挑战:大的进给速度调速范围和高的进给稳定性,对磨床进给系统的结构特性和运动性能提出了较高要求;硅片在磨削中容易翘曲变形,磨削面型精度难以保证;硅片原始厚度的增大和芯片磨后厚度的减小趋势,使硅片表面磨削的材料去除量增大,提高加工效率成为一个亟待解决的问题;硅片减薄后,其表面质量和加工变形对磨削力的变化更加敏感,监控磨削力以提高成品率的问题亟待解决。面向大尺寸薄硅片的超精密磨削技术及设备的需求,针对表面质量和磨削效率这对突出矛盾问题,以提高硅片表面质量、面型精度和加工效率为目的,作者深入研究了精密进给、