页轮抛光技术及其应用

页轮是一种新型抛光工具,具有抛光效率高、质量好、抛光方法简便、成本低等优点,适用于各种轴类、大孔径、大平面等复杂型面零件的抛光加工,可解决因工件超长或超负荷而难以在磨床和珩磨机上进行表面精加工的难题。采用页轮代替砂带进行抛光是近年来国外用于改善工件表面粗糙度的一种新工艺,该工艺在我国的应用还处于起步阶段。我公司从１９９１年开始试验和应用这项新技术,取得了较好效果,证明页轮抛光是一种投资少、见效快、效益高的超精加工工艺。１　页轮抛光的原理及特点页轮抛光装置如图１所示。根据选用的电机轴配置左、右联接…     

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。     

难加工材料硬态干车削中切削参数对残余应力的影响

本文对切削参数和残余应力之间的关系的进行研究.针对某型号高强高硬钢在硬态干车削过程,研究了各切削参数对已加工表面残余应力及残余应力层深分布的影响.结果发现,不同的切削参数条件下,工件已加工表面残余应力可以为拉应力也可以为压应力,残余应力作用层深度为300μm左右.对残余应力影响较大的切削因素为切削速度和进给量,切深对残余应力影响较小,切削参数选择低速低进给时,容易得到有利于提高工件疲劳寿命的表面残余压应力.     

钛合金TB6铣削表面残余应力研究

钛合金TB6铣削加工表面残余应力对其使用性能可产生较大影响。试验研究了铣削参数,干铣削、冷铣削,刀具磨损等对表面残余应力的影响规律以及残余应力深度分析。结果表明,铣削速度和进给量对残余压应力影响明显,铣削深度对残余压应力影响小;干铣削表面表现为残余拉应力,残余拉应力随速度增大而增大,冷铣削表面表现为残余压应力,残余压应力随速度增大而减小;刀具磨损量对表面残余应力会产生较大的影响,随着刀具磨损量的增加,残余压应力逐渐增大;冷铣削导致的残余应力深度为20～30μm,干铣削导致的残余应力深度为30～40μm,刀具磨损量VB=0.18mm时铣削导致的残余应力深度50μm,最大残余应力值均出现在表面或者表面以下10μm内,残余应力沿深度方向分布大致呈"勺"型。研究结果对钛合金TB6铣削加工表面残余应力控制具有实用价值。     

不同机加工表面状态TiAl合金的室温塑性

采用磨削和抛光作为最后工序制备了铸造TiAl合金的标准拉伸试样,对比分析了两种试样的表面质量和表面残余应力,并进行了室温拉伸试验.结果表明:经磨削和抛光后TiAl合金表面的显微组织与其铸态的相同,均为近层片状组织;抛光使试样表面粗糙度由磨削后的0.51μm降至0.22μm,磨痕数量减少,磨痕由锐角变为钝角;两种试样表面...     

喷丸工艺参数对H13钢表面质量的影响

为了研究喷丸工艺参数对H13钢表面质量的影响,对H13钢喷丸处理前后的表面粗糙度、表层硬度、表层残余应力及截面显微组织进行了试验检测分析。结果表明:H13钢表面粗糙度随喷丸压力增大而增大;从45°到90°时,粗糙度随着喷丸角度的增大而增大。随着喷丸压力和角度的增大,H13钢的表面硬度增大,且形成300μm左右的硬化层;当喷丸压力从0.2MPa升到0.55MPa,表面硬度则从54.5HRC提高到60HRC。喷丸后表面形成残余压应力,且与喷丸角度呈现单调递增的关系。残余应力深度随着喷丸压力的增大而增大,并在喷丸压力为0.5MPa时趋于稳定。喷丸压力为0.55MPa时残余压应力层深为480μm;喷丸角度从45°到90°,残余压应力层深从350μm增加到470μm。     

RB-SiC亚表面损伤检测及其旋转超声磨削亚表面损伤特征

分别采用截面抛光法(包括以硅片作陪衬与以聚酯作陪衬两种形式)和界面黏接法检测了反应烧结碳化硅(Reaction Bonded SiC,RB-SiC)旋转超声磨削加工的亚表面损伤。为确定其中的最佳检测形式,采用表面破碎层深度、最大破碎层深度、平均裂纹深度、最大裂纹深度4个亚表面损伤评价指标对两种方法分别检测到的RB-SiC旋转超声磨削亚表面损伤进行对比分析。结果显示:截面抛光法(硅片作陪衬)检测到的4个指标值依次为3.30μm、6.59μm、8.64μm、17.44μm;截面抛光法(聚酯作陪衬)检测到的4个指标值依次为5.71μm、14.33μm、15.36μm、54.82μm;而界面黏接法检测到的4个指标值依次为9.19μm、19.45μm、13.04μm、32.20μm。试验结果表明,截面抛光法(硅片作陪衬)检测的精度更高,检测的亚表面损伤更符合实际情况。最后,基于此方法,对旋转超声磨削RB-SiC材料的亚表面损伤特征进行了总结。     

表面纳米化40Cr钢的组织特征

采用超音速微粒轰击方法对40Cr调质钢进行了表面纳米化处理。X射线衍射、透射电子显微镜和纳米压痕试验结果表明，表面纳米化层深达20μm，平均纳米压痕硬度比纳米化前提高2倍以上，达到8．0GPa。在表面纳米化试样表面至250μm的区域内存在残余压应力，最大残余压应力位于表面纳米化层与过渡区的分界线附近。     

42CrMoA钢的单次喷丸和复合喷丸强化

对42CrMoA高强钢进行了单次喷丸、精整复合喷丸、抛光复合喷丸强化处理,研究了不同喷丸工艺下钢的表面粗糙度、疲劳性能、表层残余应力、组织细化程度及显微硬度。结果表明:喷丸方式对42CrMoA钢最大残余压应力和应力层深度影响不大;单次喷丸、精整复合喷丸、抛光复合喷丸后钢的表面残余压应力、表面组织细化程度、显微硬度及疲劳极限依次增大,表面粗糙度则依次减小;复合喷丸尤其是抛光复合喷丸可显著降低42CrMoA钢的喷丸表面粗糙度。     

微晶刚玉磨粒磨削20CrMnTi钢的数值模拟研究

为了研究微晶砂轮磨削20CrMnTi钢的磨削性能与磨削机理,开展了单颗微晶刚玉磨粒高速磨削模拟试验。研究表明:磨削热使磨削表面产生较高温度,同时使工件表层生成较大变化的温度场梯度,造成表层的残余应力分布变化。此外,还着重阐述了磨削速度、磨削深度两个因素对温度、变质层深度、残余应力等物理量的影响机制。随着磨削速度和磨削深度的不断增大,磨削温度会增大;表面残余压应力却将逐渐减小,甚至可能转变为残余拉应力。随着磨削速度的增大,变质层深度先增大后减小。随着磨削深度增大,变质层深度增大。     

基于柔性抛光轮抛光工艺的研究

为了实现航空发动机叶片表面高质量抛光以及数控加工技术的应用。研制了具有复杂母线的柔性电镀金刚石抛光轮,抛光轮是在磨料与弹性基体中增加必要的增强结构或增强材料,提升磨料的结合力和控制其局部支撑刚度,解决了常规抛光轮磨料尺寸小、结合力小、容易陷入基体、容易脱落、磨削能力低等问题。同时针对叶片的不同区域选择不同抛光轮的原则。通过对某型号发动机叶片抛光实验,叶片的表面及型面质量得到很大提高,叶片表面铣削的刀痕消除,表粗糙度值可以达到Ra≤0.2μm。     

数控抛光中不同运动方式下小抛光盘抛光特性之比较

阐述行星运动与平转动两种运动方式下数控抛光中小抛光盘的工作函数,论述了抛光盘本身在不同运动方式下的材料磨损情况。通过采用计算机对抛光盘工作函数及磨损曲线的模拟将抛光盘的两种运动方式进行了分析与比较。     

基于仿生结构锡抛光垫的抛光接触压力分析

为了让化学机械抛光中晶片接触表面受力更均匀,基于Winkler地基理论及叶序理论设计了一种锡仿生结构抛光垫,并且建立了抛光的接触力学模型和有限元分析模型。通过对抛光晶片表面接触压力的计算,获得了晶片表面接触压力分布,以及各物理参数对压力分布的影响规律。研究结果表明,使用锡仿生结构抛光垫能减小材料横向牵连效应,改善接触压力分布,而且存在使压力分布更为均匀的叶序参数。     

液动压悬浮抛光工具盘承载力的研究

提出一种新型液动压悬浮抛光方法,阐述液动压悬浮抛光的基本原理,通过对结构化单元的划分及其流体液动压力的研究,推导出液动压承载力与抛光液黏度、抛光工具速度、抛光间隙以及抛光工具盘结构参数如单元长度、单元宽度、形状系数等的解析模型.数值模拟研究获得了影响液动压悬浮抛光工具盘承载力大小的主要因素,液动压抛光工具盘的斜面升高比和斜面占长比对承载力的数值大小存在极值条件,承载力与抛光工具盘速度和单元长度成正比,承载力与单元宽度的平方成正比并与加工间隙的平方成反比,单元宽度和加工间隙对承载力数值大小的作用最为显著.     

超精密抛光中合适参量抛光粉的选择

在超精密抛光加工过程中,抛光粉参量对抛光质量的影响很大。试验研究抛光粉主要参量随抛光时间的变化规律,得到了适合超精密抛光的抛光粉参量的主要特点。根据抛光原理分析了抛光粉的主要参量对抛光表面的作用机理,提出一种选择适于抛光的合适参量抛光粉的方法。结果表明,利用该方法选择的抛光粉可稳定地加工出高质量的超光滑表面。     

一种复杂曲面打磨机器人自适应贴合柔性机构研究

针对工程中复杂曲面打磨困难的问题,提出一种能迅速贴合工件表面的柔顺混联式自适应机构,对其工作空间、运动学和动力学工作特性进行了分析研究。利用基于方位特征集的拓扑结构理论求解自适应机构的自由度、耦合度。利用数学应用软件对机构的参数进行数值计算,获得了自适应机构在抛光打磨过程中的工作特性曲线和工作空间模拟图。建立自适应机构的样机模型并进行样机实验,分析了在对模拟的复杂工件曲表面加工时的运动学和动力学特性,实验得出本设计相对传统机型的优势。     

玻璃烫钻多头研磨机研磨轨迹仿真

采用虚拟样机技术,对偏心式玻璃烫钻多头研磨机进行了研磨轨迹仿真。仿真了研磨盘自转转速和工件载盘在不同转速比的情况下,研磨盘上一点相对于载盘的轨迹,取得了在不同转速下的研磨轨迹图形。对仿真得出的研磨轨迹进行分析,并结合研磨技术的要求,得到了理想的研磨轨迹。     

毛刷式机械抛光毛刷磨损及加工效率的研究

毛刷式机械抛光设备根据毛刷安装方式的不同,可以分为两类:横向滚轮式毛刷和纵向盘式毛刷。本文分析了毛刷运动方式,指出毛刷在进入面的加工效率高于毛刷在退出面的加工效率,并从毛刷介质的角度对毛刷磨损进行了研究,把材料的硬度(包括弹性系数,直径,长度)、工作温度和湿度对毛刷磨损速率的影响进行了分析,通过公式D=WL3/0.1473Ed4N指出,毛刷丝的直径越大其硬度越高,磨损速率也越大,毛刷丝越长,硬度越低,同时指出除毛刷丝的硬度以外,在保持其他因素不变的情况下,同种材料下,毛刷丝越硬,磨损越快;温度升高,磨损速率增大,湿度增大,磨损速率减小,但大气环境下,当温度上升,湿度同时上升,这两者变化引起的影响可以相互抵消。本文还通过两类设备加工效率的比较,指出横向滚轮式毛刷适合硬质合金车刀片的切削刃钝化处理,而纵向盘式毛刷适合硬质合金刀片的表面抛光处理。     

超声波精细雾化抛光石英玻璃的抛光液研制*

为了配制适用于JGS1光学石英玻璃超声波精细雾化抛光的特种抛光液,以材料去除率和表面粗糙度为评价指标,设计正交试验探究抛光液中各组分含量对雾化抛光效果的影响,并对材料去除机制进行简要分析。结果表明：各因素对材料去除率的影响程度由大到小分别为SiO2、pH值、络合剂、助溶剂和表面活性剂,对表面粗糙度影响程度的顺序为SiO2、表面活性剂、pH值、助溶剂和络合剂;当磨料SiO2质量分数为19%,络合剂柠檬酸质量分数为1.4%,助溶剂碳酸胍质量分数为0.2%,表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮质量分数为0.9%,pH值为11时,雾化抛光效果最好,材料去除率为169.5 nm/min,表面粗糙度为0.73 nm;去除过程中石英玻璃在碱性环境下与抛光液发生化学反应,生成低于本体硬度的软质层,易于通过磨粒机械作用去除。使用该抛光液进行传统化学机械抛光和雾化化学机械抛光,比较两者的抛光效果。结果表明：两者抛光效果接近,但超声雾化方式抛光液用量少,仅为传统抛光方式的1/7。     

磁场作用下磁性抛光液体的抛光特性及实验研究

介绍了一种基于旋转磁性抛光液体的抛光技术。磁性抛光液体在磁力搅拌器的作用下产生旋转运动,利用外加强磁场作用增大磁性液体的粘度和剪切屈服应力,当加工工件放入磁性抛光液体中,磁性抛光液体与之相接触的工件表面发生磨削,从而达到对工件表面的光整加工。实验详细研究了磁性抛光液体抛光后工件的抛光区内表面粗糙度与抛光时间和位置之间的关系,实验结果表明:旋转磁性抛光液体抛光可以用于对工件进行超光滑加工,抛光时间越长,各处粗糙程度越接近,表面粗糙度越好,并且表面粗糙度比单独用研磨抛光膏的效果好。