一种新的外圆磨削方法的研究

介绍了一种新的外圆磨削方法及其磨削装置，它是利用杯形砂轮的端面对外圆柱表面进行磨削，此装置用于轧辊的在线磨削。     

小直径CBN杯形砂轮端面磨削沟槽底面的加工精度分析及其改善

本文研究了小直径CBN杯形砂轮端面磨削沟槽底面时砂轮粒度和加工过程参数对已加工表面粗糙度，沟槽底面与侧面过渡圆弧半径的影响。采用电镀工艺制造的砂轮时由于CBN磨粒随机分布于砂轮表面，磨粒尺寸对已加工表面粗糙度Rz没有显著影响，底面与侧面的过渡圆弧半径rn则随着磨粒尺寸增大而增大。基于此结果开发了新型小直径端面CBN砂轮，Rz在4μm以下，rn达到0．08～0．05mm。     

GC杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮实验研究

本文对GC杯形砂轮修整树脂结合剂碟形金刚石砂轮进行了实验研究，实践了一种新的端面修整方式。实验从磨削几何学的角度研究了杯形砂轮端面修整金刚石砂轮端面的影响，分析了端面磨削时接触弧长的特点；对不同主轴转速、砂轮参数、进给速度几方面做了对比试验，结果表明：GC杯形砂轮对超硬磨料砂轮有良好的修整作用，并以脱落的GC磨粒对结合剂桥的冲击与研磨为主要方式；修整效率决定于GC粒度、主轴转速，在粗粒度、中等转速下修整效率最高，进给速度对修整效率影响不大；在磨削过程中，应根据其他参数的变化调节GC砂轮与金刚石砂轮的中心偏移量H，偏移量小，修整效率高。     

钎焊金刚石砂轮端面磨削钢轨中磨粒的单位磨削力研究

假设钎焊金刚石砂轮磨粒形状为八面体且磨粒分布均匀,用磨粒运动学轨迹模型及有限元积分法推导端面磨削时磨粒与工件的接触线长度,用平均体积法求得未变形磨屑平均厚度,进而推出端面磨削时切向磨削力与单位磨削力的关系式,并通过钢轨端面磨削实验建立单位磨削力数学模型并进行验证。验证结果表明:单位磨削力数学预测模型有效,可为后续端面磨削时磨削力和磨削温度等的计算提供理论支撑。      

基于LS-DYNA的碗形砂轮端面磨削加工的三维仿真研究

利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对碗形砂轮端面磨削加工过程进行研究。建立了单颗磨粒磨削有限元模型和材料本构模型,仿真分析得到等效应力、等效应变的变化规律,以及砂轮线速度对磨削应力、磨削力强度的影响规律。为端面磨削加工机理的研究和磨削工艺参数优化,提供了高效的方法和理论依据。     

工程陶瓷小砂轮轴向大切深缓进给磨削加工的砂轮磨损分析

小砂轮轴向大切深缓进给磨削以较大切深实现了较高的材料去除率,且使用的砂轮直径比常规磨削用砂轮小很多,我们针对这一特点开展了研究。实验通过改变砂轮转速、工件转速和磨削深度等加工参数,对轴向大切深缓进给磨削加工后的砂轮表面进行了形貌观测和磨损分析。分析表明,砂轮各部分的磨损形式与其在磨削过程中所起的作用有关:砂轮端面是磨削加工的主磨削区,磨粒和结合剂主要发生较大程度的磨损;砂轮圆周面主要对已加工表面进行修磨,因而结合剂和磨粒磨损为主要磨损形式;砂轮拐角作为过渡磨削区,承受的磨削力也比较大,而且由于磨粒与结合剂的结合力相对较小,因此易发生磨粒和结合剂的脱落。     

砂轮表面形态测量方法：直接法（触针法）

为了弄清磨削加工现象(磨削机理、磨削力、磨削加工表面光洁度、砂轮耗损等)，应对砂轮表面形态进行测量。作为砂轮表面形态特性值，一般考虑砂轮表面的磨粒切刃位置分布、磨粒切刃密度、磨粒切刃形状等参数。     

杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮磨削力研究

本文通过对杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮的试验，对以研磨为主要因素的修整磨削力进行了研究，从磨削模型、砂轮参数、工艺参数等方面研究了修整时的磨削力规律，并用角正回归法推导了磨削力试验公式。实验结果表明：砂轮变速磨削，径向磨削力降低，切深量对磨削力的影响最大，而低速磨削时磨削力最大。磨削力信号是一种平稳的周期振动信号。角正回归法是一种高精度的回归法。变速磨削时修整效率最佳。     

55钢CBN砂轮平面磨削的磨削力模型研究

本文建立了基于未变形磨屑厚度的磨削力计算模型。根据55号钢的CBN砂轮平面磨削实验,首先采用随机方向搜索法对切向力模型进行优化拟合,再根据拟合的参数对法向力模型进行优化,得出了CBN砂轮与工件之间的摩擦系数和磨粒顶锥角。分析了摩擦力在磨削力中所占比重的影响因素,结果表明:当切深不变时,随着vs/vw比值的增加,磨削力以及摩擦力在磨削力中所占的比重均下降,但当磨粒间距增加时,磨削力减小,而摩擦力在磨削力中所占比重增加。     

金刚石砂轮磨削钛合金时的磨削力研究

为解决金刚石砂轮磨削钛合金时材料弹性模量低、弹性形变大等问题,从理论上对砂轮的受力状态进行分析。基于切屑分离准则和材料摩擦属性,构建钛合金磨削时的受力模型,并对单颗磨粒的受力状态进行有限元仿真。设计钛合金磨削加工试验,研究工艺参数变化对砂轮磨削力的影响规律。结果表明:砂轮磨削速度增加,磨削力逐渐降低;当进给速度和磨削深度增加时,磨削力增加。当磨削工艺参数改变时,砂轮的切向和法向磨削力的变化趋势大致相同,切向和法向磨削力的比值为0.29～0.37。且磨削力的理论值和试验值的变化趋势基本一致,二者相对误差的平均值在5%以内,验证了磨削力理论模型的正确性。      

CBN砂轮磨削镍基高温合金磨削温度实验研究

磨削高温是限制磨削技术发展的主要瓶颈之一,因而研究磨削过程中产生高温的机理及磨削温度的变化规律十分重要。采用260 mm的单层钎焊有序排布CBN砂轮,对镍基高温合金GH4169进行不同速度下的磨削实验。实验过程中,保持砂轮线速度和工件进给速度的比值不变,从而保持单颗磨粒最大未变形切屑厚度不变,发现比磨削能得到有效控制,磨削温度的上升主要由材料去除率的提高所导致;随着砂轮线速度的增加,磨削弧区热量分配关系发生显著变化,传入工件的能量增加;磨粒排布方式对传入工件的热量有影响,同一磨削工艺参数下,磨粒斜排布的砂轮磨削温度要低于磨粒直排布的砂轮,最佳磨粒排布方案还有待进一步的研究。     

GCr15钢平面磨削力仿真分析与实验研究

目的 对不同磨削工艺参数下的平面磨削力进行预测,对磨削机理进行研究,进而控制磨削加工质量。方法 考虑CBN砂轮表面磨粒形状的多样性、姿态的多样性和空间分布的随机性,建立CBN砂轮模型,对GCr15材料模型进行有限元砂轮磨削仿真。同时使用CBN砂轮,采用不同的工件进给速度对GCr15进行单因素平面磨削实验,使用三坐标测力仪测量不同磨削参数下的磨削力。结果 建立的仿真砂轮模型的表面形貌与真实砂轮接近,仿真砂轮上的磨粒出刃高度均服从正态分布,与实际砂轮一致。对比随机多面体磨粒模型和真实CBN磨粒照片,两者形貌相似。磨削力实验和仿真结果表明,工件进给速度由3 m/min增大到18 m/min时,磨削力逐渐增大,仿真所得法向磨削力最大误差远小于切向磨削力。结论 实验结果与仿真结果具有一致性,证明了砂轮磨削有限元仿真模型可用于磨削力预测。因为仿真中无法考虑实际砂轮尺寸和砂轮表面结合剂对磨削的影响,结果具有一定误差,仿真的准确性有待进一步提高。研究结果为使用有限元方法研究磨削机理和控制磨削加工质量提供了思路。     

工作辊局部缺陷定量化磨削方法

针对宝钢集团新疆八钢公司热轧薄板厂缺陷辊磨削耗时、砂轮消耗量大、磨削效率低、辊耗高的问题，提出一种简单且对裂纹等缺陷定量准确的操作方法，可对缺陷大小、深浅进行客观、准确的判断和定量化，从而可以有效控制缺陷辊的磨削量，保证缺陷辊的磨削合格率，节约砂轮消耗，降低辊耗，提高磨削效率。     

高效率磨粒加工技术发展及关键技术

高效率磨粒加工是先进制造方法的重要组成部分，集粗精加工与一身，达到可与车、铣和刨削等切削加工方法相媲美的金属磨除率，而且能实现对难磨材料的高性能加工。阐述了高速超高速磨削、快速点磨削、高效深切磨削、缓进给磨削、高速重负荷荒磨以及砂带磨削等高效率磨粒加工技术的国内外的发展及最新研究进展。研究了高效磨削砂轮、主轴及其轴承技术、高效率磨床、磨削液供给技术、砂轮、工件安装定位及安全防护技术以及磨削状态检测及数控技术等实现高效率磨粒加工的关键技术，分析了发展高效率磨粒加工的重要性。     

On the mechanics of the grinding process, Part III—thermal analysis of the abrasive cut-off operation

This is Part III of a 3 part series on the Mechanics of the Grinding Process. Part I deals with the stochastic nature of the grinding process, Part II deals with the thermal analysis of the fine grinding process and this paper (Part III) deals with the thermal analysis of the cut-off operation. Heat generated in the abrasive cut-off operation can affect the life of resin bonded grinding wheels and cause thermal damage to the workpiece. Thermal analysis of the abrasive cut-off operation can, therefore, provide guidelines for proper selection of the grinding conditions and optimization of the process parameters for improved wheel life and minimal thermal damage to the workpiece. In this investigation, a new thermal model of the abrasive cut-off operation is presented based on statistical distribution of the abrasive grains on the surface of the wheel. Both cutting and ploughing/rubbing that take place between the abrasive grains and the work material are considered, depending on the depth of indentation of the abrasives into the work material. In contrast to the previous models, where the apparent contact area between the wheel and the workpiece was taken as the heat source, this model considers the real area of contact, namely, the cumulative area of actual contacting grains present at the interface as the heat source. It may be noted that this is only a small fraction of the total contact area as only a small percentage of the abrasive grains present on the surface of the cut-off wheel are in actual contact with the workpiece at any given time and even a smaller fraction of them are actual cutting grains taking part in the cut-off operation. Since, the Peclet number, N_Pe in the case of cut-off grinding is rather high (a few hundred), the heat flow between the work and the contacting abrasive grains can be considered to be nearly one-dimensional. In this paper, we consider the interaction between an abrasive grain and the workpiece at the contact interface. Consequently, the heat source relative to the grain is stationary and relative to the workpiece is fast moving. The interface heat source on the grain side as well as on the workpiece side is equivalent to an infinitely large plane heat source with the same heat liberation intensity as the circular disc heat source. However, it will be shown in the paper that the contacting times are different. For example, the abrasive grain contacts the heat source, as it moves over the wheel-work interface, for a longer period of time ( milliseconds) whereas the workpiece contacts the heat source for shorter period of time ( a few microseconds). The temperature in the grinding zone is taken as the sum of the background temperature due to the distributed action of the previous active grains operating in the grinding zone (global thermal analysis) and the localized temperature spikes experienced at the current abrasive grain tip-workpiece interfaces (local thermal analysis), similar to the work reported in the literature [Proc Roy Soc (London) A 453 (1997) 1083]. The equivalent thermal model developed in the present investigation is simple and represents the process more realistically, especially the heat partition. The model developed provides a better appreciation of the cut-off operation; a realistic estimation of the heat partition between the wheel, the workpiece, and the chip; thermal gradients in the workpiece due to abrasive cut-off operation, and an insight into the wear of the cut-off wheels.     

基于改进神经网络算法的螺杆砂带磨削表面粗糙度预测研究

目的 探究工艺参数对螺杆转子砂带磨削表面质量的影响规律。方法 采用工件轴向进给速度为100～300 mm/min、砂带线速度为4.4～13.1 m/s、砂带张紧压力为0.2～0.3 MPa、磨削压力为0.4～0.5 MPa、砂带粒度为120～800目的工艺参数进行螺杆转子砂带磨削正交实验,基于改进的神经网络算法,建立螺杆转子砂带磨削后的表面粗糙度值预测模型,对磨削后的工件表面质量进行预测及分析。在此基础上采用预测模型针对各工艺参数对磨削质量的影响规律进行预测分析。结果 利用多因素磨削实验获得预测样本及对比样本,对比结果表明,预测模型的平均训练精度约为93.38%,预测精度为92.46%。螺杆转子砂带磨削表面粗糙度值的单因素预测结果表明,工件表面粗糙度值随着接触轮正压力及磨削装置轴向进给速度的增加而升高,随着砂带线速度及砂带粒度的增加而降低。结论 提出的算法可为选择螺杆转子砂带磨削的工艺参数提供理论依据。适当提高砂带线速度及砂带粒度、降低接触轮气缸压力及磨削装置轴向进给速度可获得较高的表面质量。     

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)。     

加工电熔锆刚玉砖用电镀金刚石磨轮的研制和应用

电熔锆刚玉砖是玻璃熔窑最重要的耐火材料，该砖结构致密、热稳定性高、耐磨性好、抗蚀能力强，只有超硬磨料才能对锆刚玉砖表面进行有效磨削。本文通过复合电镀方法研制和生产金刚石磨轮，并给出了复合电镀金刚石磨轮的工艺流程。在研制过程中，对金刚石磨轮的基体和胎体进行了优化设计，分析了金刚石质量、金刚石浓度、金刚石粒度对磨削过程的影响，采用两种品级、四种粒度的金刚石按一定比例混合使用，扩大了磨轮的适用范围，提高了磨轮的自锐性，研制的电镀金刚石磨轮用于磨削锆刚玉砖耐火材料，其平均使用寿命达到168．36m^2，与热压焊接金刚石磨轮比较，平均寿命和磨削效率分别提高16．5％和20％。使用结果表明：电镀金刚石磨轮是最适合磨削加工电熔锆刚玉砖的金刚石工具，加工后的锆刚玉砖具有精确的几何形状和高光洁度的表面，同时，选择合适的金刚石磨轮和合理的磨削参数，对电镀金刚石磨轮的使用寿命和磨削效率以及锆刚玉砖的加工质量有重要影响。     

有序排布钎焊金刚石磨盘的实验研究

将有序排布理论运用到钎焊技术,成功制备适合黑色金属、钢铁材料磨拋的新型工具—有序排布单层钎焊金刚石磨盘;将平面单颗磨粒有序排布方式与磨料群可控排布方式相结合,设计出一种新型磨盘顶端平面排布方式,并确定排布参数;对船用钢板Q345低合金高强度结构钢进行磨拋试验,对比分析新型钎焊金刚石磨盘与传统树脂砂轮片的磨削性能。结果表明:新型磨盘较树脂砂轮片噪音提高,磨屑规则(主要呈带状),磨粒以磨损失效为主,几乎无整颗磨粒脱落,磨削效率约为树脂砂轮片的1.5倍。