基于可拆卸设计的组合式可回收超硬磨料电镀砂轮

根据可拆卸设计原理,提出超硬磨料电镀砂轮的可拆卸设计准则,并对组合式超硬磨料电镀砂轮的基体结构进行了设计。以电镀金刚石砂轮为例,进行组合式可回收超硬磨料电镀砂轮的制备。对砂轮磨料层的拆卸过程进行了介绍,并对磨料层进行了应力分析,同时给出了砂轮的回收流程。     

单层电镀超硬磨料蜗杆砂轮的工艺研究

在原有电镀工艺的基础上，开发了一种磨削齿轮的电镀单层超硬磨料蜗杆砂轮，对其进行了基体设计，并提出了一套新的电镀工艺，加强了镀前处理，增强了镀层的结合力，提高了电镀工具的性能，并进行了磨削性能实验。实验证明，蜗杆砂轮磨削淬硬齿面大齿轮及中等模数常用尺寸的淬硬齿面齿轮，齿面硬度可达到HRC50以上，具有很高的推广应用价值。     

小型螺旋槽式电镀超硬磨料砂轮的设计与制造

研究了内圆磨削加工用小型螺旋槽式电镀超硬磨料砂轮的设计和制造方法，其中重点介绍了无波动磨削的槽型设计方程及电镀制造中的问题。     

高速低粗糙度磨削中刚玉类磨料砂轮对磨削效果的影响

本文考察了五种刚玉米磨料砂轮对磨削表面粗糙度，划伤，振纹以及表面波纹度的影响，为高低粗糙度磨削砂轮磨料的合理选择提供必要的依据。     

可拆卸电镀金刚石砂轮结构设计

以结合材料的界面破坏原理为依据,设计出一种可拆卸的电镀金刚石砂轮结构,目的在于实现金刚石砂轮的绿色回收与再制造,并建立电镀金刚石砂轮的回收和再制造流程。制备了可拆卸电镀金刚石砂轮,进行了电镀金刚石砂轮的拆解试验,分析了磨料层与辅助基体分离过程中的界面破坏形式。研究结果表明,在分离过程中,辅助基体开口处的磨料层与辅助基体发生了界面破坏,最后实现了磨料层与辅助基体的完全分离,砂轮拆卸过程简单、高效、无污染,所设计的可拆卸电镀金刚石砂轮能够实现基体和磨料层的绿色分离和砂轮的再制造。     

刚玉磨料的新品种——SG磨料

近年美国Norton公司推出了刚玉磨料新产品SG(Seeded Gel)砂轮,宣称这种砂轮是难磨削材料磨削和精密磨削的一大进展。SG砂轮中含有一定量的SG磨料,其颗粒是由几十万个亚微米级Al_2O_3晶体烧结而成。在磨削时磨粒颗粒有自利性,能不断暴露出新的锋锐的尖角形刃口.它是在高磨削压力、高生产率下磨削难磨削材料的最佳磨料之一。本文较详细地介绍了SG砂轮的特点、应用领域及使用注意事项,对我们了解磨削工艺的新进展有所助益。     

高速低粗糙度磨削中刚玉类磨料砂轮对磨削效果的影响

本文考察了五种刚玉类磨料砂轮对磨削表面粗糙度、划伤、振纹以及表面波纹度的影响，为高速低粗糙度磨削砂轮磨料的合理选择提供必要的依据。     

不同磨料的砂轮对砂轮表面地形影响的试验研究

本文采用触针描迹法和扫描电镜分析法考察了五种刚玉类磨料砂轮表面地形变化的情况，探讨了高速低粗糙度磨削中不同磨料的砂轮对砂轮工作表面形貌的影响规律，为合理选择砂轮提供依据。     

不同磨料的砂轮对砂轮表面地形影响的试验研究

本文采用触针描迹法和扫描电镜分析法考察了五种刚玉类磨料砂轮表面地形变化的情况，探讨了高速低粗糙度磨削中不同磨料的砂轮对砂轮工作表面形貌的影响规律。为合理选择砂轮提供依据。     

陶瓷空心球形复合超硬磨料低温磨削特性实验研究

针对空心球形复合超硬磨料的多微孔结构对磨削温度影响问题,研究了空心球形复合超硬磨料的结构,建立了空心球形磨料砂轮的磨削模型.从理论上分析了多微孔结构对砂轮的切削锋利度和携带冷却液能力的影响机制;运用温度测量系统,进行了陶瓷空心球形复合超硬磨料砂轮在不同磨削切深和不同冷却液供给量条件下的平面磨削温度实验研究,并分析了磨削温度随不同切深和冷却液供给量的变化趋势.研究结果表明,空心球形磨料砂轮的磨削温度明显低于传统超硬磨料砂轮,验证了空心球形磨料砂轮具有较锋利的切削刃和更好的携带冷却液能力,可有效降低磨削温度,是实现低温磨削的一种新途径.     

叶序排布磨粒对砂轮的磨削温度场效应

在砂轮磨削过程中,磨削热影响工件表面完整性,而磨粒排布是影响磨削温度场的重要因素之一。针对磨粒叶序排布的砂轮,采用有限元法对磨削温度场进行了计算模拟分析,获得了叶序系数对工件磨削温度场的影响规律。研究结果表明,随着叶序排布系数的增大,被磨工件的表面温度和温度梯度减低。     

骨组织磨削力计算模型及实验研究

触觉交互系统是神经外科手术模拟器的重要组成部分，该系统的关键在于建立较真实的骨磨削过程的力反馈模型。针对医用球状磨具的骨磨削过程，建立了一种三维磨削力计算模型，该模型基于比磨削能Ues和材料去除速率计算了磨具表面的磨削力分布。采用牛大腿皮质骨开展骨磨削实验研究，分析了主轴倾角和进给方向对磨削力的影响。研究结果表明：模型计算结果与实验结果的磨削力大小和变化趋势的吻合度较高，采用可变Ues时磨削力计算值的平均相对误差小于23%。主轴倾角和进给方向对磨削力有较大的影响，主轴倾角可改变磨削弧区磨粒的平均线速度，且磨削力的变化与磨削弧区磨粒的平均线速度有一定的关系。     

Novel highly-efficient and dress-free polishing technique with plasma-assisted surface modification and dressing

Slurry is widely used in polishing difficult-to-machine materials. However, it is accompanied with some issues, such as the agglomeration of abrasives and high disposal cost. Although using fixed abrasive grains instead of slurry can solve these issues, the problems of wear and of loading fixed abrasive grinding stones, which result in decrease of material removal rate (MRR), also need to be solved. Many researches have been conducted on the self-sharpening of fixed abrasive grinding stones. However, the self-sharpening of grinding stones is not efficient with ultra-low polishing pressure, which is not large enough to break bonds so as to expose new abrasives. In this study, a novel dress-free dry polishing process was proposed, where it combines plasma-assisted polishing and plasma-assisted dressing using Ar-based CF₄ plasma and a vitrified-bonded grinding stone. Polishing experiments were conducted on sintered AlN wafer. Also, as the main component of vitrified bond materials, silica was etched using CF₄ plasma, which is equivalent to the continuous dressing of grinding stone surfaces. Since new abrasives could be constantly exposed, a high MRR was maintained. Thus, a dress-free high integrity polishing process was realized. Moreover, the CF₄ plasma irradiation increased the MRR twice, as CF₄ plasma can not only dress a grinding stone in real time but can also modify AlN to AlF₃, which can easily be removed.     

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。     

湿式机械化学磨削单晶硅的软磨料砂轮及其磨削性能

针对干式机械化学磨削(Mechanical chemical grinding, MCG)单晶硅过程中易产生磨削烧伤、粉尘多、加工环境差等问题,研制一种可用于湿式MCG单晶硅的新型软磨料砂轮,并对砂轮的磨削性能及其磨削单晶硅的材料去除机理进行研究。根据湿式机械化学磨削单晶硅的加工原理和要求,制备出以二氧化硅为磨料、改性耐水树脂为结合剂的新型软磨料砂轮。采用研制的软磨料砂轮对单晶硅进行磨削试验,通过检测加工硅片的表面/亚表面质量对湿式MCG软磨料砂轮的磨削性能进行分析,并与传统金刚石砂轮、干式MCG软磨料砂轮的磨削性能进行对比。采用X射线光电子能谱仪对磨削前后硅片的表面成分进行检测,分析湿式MCG加工硅片过程中发生的化学反应。结果表明,采用湿式MCG软磨料砂轮加工硅片的表面粗糙度Ra值为0.98 nm,亚表面损伤层深度为15 nm,湿式MCG软磨料砂轮磨削硅片的表面/亚表面质量远优于传统金刚石砂轮,达到干式MCG软磨料砂轮的加工效果,可实现湿磨工况下硅片的低损伤磨削加工。在湿式MCG过程中,单晶硅、二氧化硅磨粒与水发生了化学反应,在硅片表面生成易于去除的硅酸化合物,硅酸化合物进一步通过砂...     

用表面活化技术提高金刚石与镀层的结合性能

分别用活化处理和未活化处理的金刚石磨粒制备了电镀金刚石工具,通过扫描电子显微镜观察金刚石与镀层的结合状况。对氧化铝陶瓷材料进行钻削加工,对比电镀金刚石钻头在耐用度期间的陶瓷材料去除体积。结果表明,经活化处理的金刚石表面沉积分散的钯质点,工具电镀过程中,在金刚石与镀层间的结合面上形成分散的连接点。应用表面活化技术制作电镀金刚石工具,可使金刚石与镀层形成牢固连接,改善镀层与金刚石的结合性能,其氧化铝陶瓷材料去除体积是未经活化处理金刚石电镀钻头的1.5倍,明显提高了电镀金刚石工具的磨削性能和使用寿命。     

软固结磨粒群内部磨粒拓扑结构对材料去除的影响

针对软固结磨粒气压砂轮光整加工新方法,研究气压砂轮软固结磨粒群的内部磨粒拓扑结构对被加工材料去除率的影响规律。建立气压砂轮材料去除机理模型,分析软固结磨粒群在单压缩载荷下内部细观组构参量及力链网络的演化过程,研究了软固结磨粒群的宏观力学特征与细观结构演化之间的关系,数值模拟了具有不同拓扑结构的磨粒层与工件接触区域内的应力分布规律。将软固结磨粒气压砂轮用于激光强化自由曲面光整加工实验,得到了磨粒目数及体积配比对材料去除量及表面粗糙度的影响规律,试验结果表明,软固结磨粒气压砂轮可用于激光强化表面的光整加工并获得良好的加工效果。     

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。     

氧化铝空心球砂带磨削钛合金的材料去除及表面质量研究

为了解决航空发动机钛合金叶片磨削加工中砂带使用寿命不足的问题，采用新型氧化铝空心球开展钛合金试样砂带磨削的相关工艺试验研究。通过单因素试验分析氧化铝空心球砂带加工钛合金板材中工艺参数对表面粗糙度和磨削比的影响，确定空心球砂带磨削钛合金参数的合理范围，进而通过正交试验研究磨削压力、磨削线速度、进给速度以及磨粒粒度等因素对表面粗糙度和磨削比的影响程度，确定空心球砂带磨削钛合金的最优工艺参数组合。