专用超声珩磨试验的CAT系统研制

该系统适用于超声振动珩磨试验,可以对超声振动加工的振幅、磨削区的珩磨温度和珩磨力３ 种不同特征的信号进行动态测试和快速处理。通过对数据的分析可以研究超声振动珩磨系统的局部共振特性,分析超声振动加工的加工性能,从而确定超声振动珩磨系统的设计准则。     

轴向功率超声珩磨力学模型的建立及仿真

功率超声珩磨技术在发动机缸套的精密加工中能够得到较好的表面质量,其中珩磨力的大小与超声振动特点有关,是影响工件材料去除、磨削热及表面质量的重要因素之一。基于超声珩磨材料去除机理,考虑了油石表面磨粒分布规律,建立了包括材料切屑变形和磨粒与工件摩擦两种情况的超声珩磨力学模型。由力学模型仿真结果可知:功率超声珩磨磨削力与加工参数及加工过程中材料物理变化均有关,特别是材料应变率效应更加明显;在相同加工条件下,超声珩磨磨削力比普通珩磨平均降低50%以上,并且法向力与切向力比值增大,有利于材料的去除;超声振动能够减小磨粒与工件的平均动态摩擦系数,从而减小平均切向摩擦力大小,有利于提高工件表面质量;珩磨深度较主轴转速对珩磨力影响更大,当主轴转速高于620 r/min时,珩磨力开始逐渐减小。     

超声平台珩磨机理分析

超声平台珩磨装置能使油石条产生超声振动,在珩磨缸套时具有磨削力小、珩磨温度低、油石不易堵塞、加工效率高等特点。对单颗磨粒在振动时产生的脉冲力,以及超声脉冲力垂直于珩磨网纹的方向分力——有效去峰力进行了分析,并用断裂力学原理来解释尺寸效应产生的机理,最后得出结论:珩磨中油石磨粒具有强大的脉冲力具有足够的能量削掉网纹峰尖成为平台,该理论对于生产实践具有重要的意义。     

超声振动珩磨工艺参数优化的试验研究

利用自行研制的功率超声振动珩磨实验装置,对超声珩磨和普通珩磨的磨削效率进行了对比实验研究,并采用超声振动珩磨技术,对AZ91D镁合金材料进行了加工实验,以确定最佳油石参数及工艺参数。实验结果表明,超声珩磨在材料去除率和加工表面质量上均优于普通珩磨。实验获得的优化工艺参数可以满足对镁合金的实际加工需要。     

珩磨技术在轧机辊套内孔精加工中的应用

不锈钢材料导热系数低、韧性大、线膨胀系数高,采用普通砂轮磨削时存在磨削力大、磨削温度高、加工表面易烧伤等问题。针对某1600mm热连轧机奥氏体不锈钢辊套内孔高精度和高表面质量的要求,提出采用珩磨代替普通砂轮磨削对辊套内孔进行精加工。详细介绍了辊套内孔的珩磨工艺流程,在坚持珩磨参数选取的原则下,通过不断优化总结出了辊套内孔加工的最佳珩磨参数,实现了辊套内孔的高效和高精度加工,为类似产品的加工提供了参考依据。     

超声振动辅助磨削-脉冲放电复合加工磨削力模型研究

探讨超声振动、磨削和脉冲放电加工的交互作用,并从工件材料去除的体积入手,计算脉冲放电能量去除的材料体积,得出普通磨削去除的材料体积,建立轴向超声振动辅助磨削-脉冲放电复合加工磨削力模型,探索各加工参数对磨削力的影响规律,对磨削力的检测和控制具有一定的指导作用。     

超声振动辅助磨削加工技术及装备研究的现状与展望

超声振动辅助磨削加工技术通过在传统磨削加工基础上叠加高频微幅超声振动,可以减小磨削力,降低磨削温度,提高材料去除率,改善工件表面质量,在航空航天、高档机床、高速列车、能源动力等高端装备高效高品质制造方面具有显著优势和广阔应用前景。现阶段,国内外已经开展了众多超声振动辅助磨削加工技术及装备的研究工作,相关成果已在多种难加工材料关键部件加工中得到工程应用。在概述超声振动辅助磨削加工技术的基本原理、加工优势、主要分类和发展趋势的基础上,系统总结了国内外学者在超声振动辅助磨削装备及设计方法、材料去除机制和表面形成机制方面的研究成果,并对超声振动辅助磨削加工技术未来发展趋势和重要研究问题进行了展望。     

发动机缸套超声振动珩磨专用夹具的设计

功率超声振动珩磨就是通过在油石上施加功率超声振动,以进行珩磨。与普通珩磨相比,这种加工方法在加工时产生的珩磨力较小、珩磨温度低、在提高表面质量的同时油石磨损较小、最重要是加工精度高。针对发动机缸套的超声振动珩磨设计了一套专用的定位加工的夹具。该夹具采用外抱式结构,在夹具体和缸套之间填充液性塑料这种介质,由此介质均匀的将力施加到弹性套上,从而实现了缸套的轴向夹紧。夹具克服了在传统缸套加工中难实现定心定位,易轴向变形的缺点。     

珩磨工艺参数对温度场的影响研究

珩磨加工为一种特殊的磨削工艺,珩磨不仅能提高工件内圆表面粗糙度,而且能提高零件的尺寸精度和几何形状精度,能去除较大的加工余量,讨论了珩磨加工过程中珩磨参数对珩磨工件温度场的影响,分析了珩磨的磨削力对和珩磨温度之间的相互关系。在此基础上结合实际珩磨机加工工艺,利用有限元分析软件对珩磨工件的温度场进行了稳态和瞬态分析,揭示了珩磨过程中温度的变化和分布情况,为珩磨机床改善其冷却系统提供了一定的理论依据。     

超声振动辅助磨削NdFeB永磁材料磨削力试验研究

磨削过程中,降低磨削力有利于提高硬脆材料的加工表面质量.对切向、径向和轴向超声振动辅助磨削NdFeB永磁材料的磨削力进行了试验研究,研究结果表明:超声振动的引入使磨削力随砂轮粒度和磨削用量变化的趋势减缓;与普通磨削相比较,三种超声振动方式均使磨削力降低,对于切向磨削力,轴向超声振动使之大幅度上升,切向超声振动次之,而径向超声振动使之下降;对于法向磨削力,三种超声振动方式均使之大幅降低,其中径向超声振动的影响最为明显,切向超声振动次之,轴向超声振动的影响最弱.     

功率超声珩磨磨削区椭球状空化泡动力学模型及数值模拟

超声空化效应直接影响功率超声珩磨工件的表面质量、珩磨效率以及加工稳定性。基于能量平衡原理建立了磨削区椭球状空化泡动力学模型,采用MATLAB软件进行了数值模拟。从模拟结果可知:当不考虑液体介质的粘滞阻尼、时间滞后等因素时,单个椭球状空化泡动力学规律与球状空化泡类似,表现为类似于稳态空化的过程;珩磨压力、油石转速等磨削区特有的加工环境对近椭球状空化泡的生长和压溃影响较大。在数值模拟的基础上又进行了相应试验研究,证实油石表面超声空化泡的存在及功率超声振动珩磨磨削区的超声空化效应受到油石表面三维微观形貌影响。     

旋转超声磨削加工中刀具结合剂类型与加工性能的关系

实验分析了硬脆材料旋转超声磨削过程中刀具结合剂类型对加工性能的影响以便提高加工精度和加工表面的完整性.首先,采用能谱分析研究了铁基、陶瓷基和青铜基3种超声振动刀具中结合剂与金刚石颗粒的把持形式,并根据相同加工工艺条件下刀具磨损形式确定了把持力大小.然后,结合超声振动刀具特性,通过旋转超声磨削加工实验研究刀具结合剂类型与切削力、刀具磨损量、加工表面完整性的关系,并对实验结果进行了分析.实验结果表明:相对于陶瓷基和青铜基结合剂超声振动刀具,铁基结合剂超声振动刀具把持力最大,Z轴切削力平均值最小(为46.8 N);加工18 000 mm3材料后,刀具轴向磨损量最小(为0.1 mm);而陶瓷基结合剂超声振动刀具加工表面质量最好,表面粗糙度最大值为21.79 μm.结果证实铁基超声振动刀具适用于粗加工,陶瓷基超声振动刀具则适用于精加工.     

高强度钢超声珩磨的试验及机理研究

本文在自行研制的超声振动珩磨装置基础上对高强度钢深孔进行了超声珩磨和普通珩磨的对比试验研究，通过工件内表面粗糙度、表面形貌的分析，得出了超声珩磨明显优于普通珩磨，并提出了超声振动珩磨独特的加工机理。文中还通过实验得出了超声振动珩磨的谐振频率随负载的增大而增加的结论，这与文献［8］的结论有所不同。     

超声珩磨时单空化泡的动力学分析

超声振动珩磨时单空化泡动力学的分析有助于深入研究超声振动珩磨磨削机理,故以磨削液为液体介质,研究了超声振动珩磨环境下单个气泡的动力学特性。将气泡大于初始半径的运动过程看作是等温过程,而气泡小于初始半径的运动过程看作是绝热过程,在Rayleigh-Plesset方程的基础上,建立超声珩磨环境下单空化泡的动力学模型。应用4~5阶Runge-Kutta法,对单空化泡动力学模型进行了数值求解,并与传统超声空化的空化泡运动特性进行了比较。结果表明:超声珩磨的环境下,磨削区空化泡膨胀的幅值较大,但频率较慢,气泡的运动规律比较稳定。     

磨削用量对超声辅助磨削碳化硅效果的影响

超声辅助磨削是一种适于加工陶瓷等硬脆材料的先进复合加工技术。在超声振动方向垂直于加工表面的条件下,采用金刚石杯形砂轮对碳化硅陶瓷进行超声辅助磨削与普通磨削试验。对两种方法的磨削力、力比及加工表面粗糙度进行了对比分析,并讨论了磨削用量变化对两种方法在上述指标中差异程度的影响。结果表明,与普通磨削相比,超声辅助磨削可显著降低磨削力,但一定程度上将导致加工表面质量变差。随着磨削用量的增大,超声辅助磨削与普通磨削之间的差异逐渐减弱,超声辅助磨削效果逐渐消失。     

基于单颗磨粒磨削的超声振动参数与磨削参数匹配性研究

超声辅助磨削是一种适于加工陶瓷等硬脆材料的先进复合加工技术。超声辅助磨削过程中,超声振动参数与磨削用量的匹配性决定了超声振动作用对磨削过程的影响程度,目前尚缺乏深入的研究。针对这一问题,采用单颗磨粒工具对SiC陶瓷工件抛光表面进行超声辅助磨削及普通磨削试验,通过单颗磨粒磨削力、力比、磨削划痕形貌的对比,分析超声振动作用对磨削过程的影响随磨削用量变化的规律。结果表明,相同条件下单颗磨粒超声辅助磨削的磨削力与力比均小于普通磨削时;磨削用量较小时,单颗磨粒超声辅助磨削划痕形貌呈明显的锤击作用及断续磨削特征。随磨削用量的增大,超声辅助磨削过程中的锤击作用显著弱化,断续磨削特征趋于消失,两种方法之间的磨削力差异减小,即超声振动参数与磨削用量的匹配性变差。     

超声珩磨难加工材料精密表面的高效特性研究

建立高效超声珩磨加工的理论模型,分析超声珩磨高效切除材料的机理。试验验证了理论模型,表明超声珩磨方法对于难加工材料是一种精密高效的加工方法。     

工件横向施振超声振动磨削力特性试验研究

基于冲量理论和振动加工理论,采用叠加原理建立了工件横向施振超声振动磨削力数学模型。从理论上解释了工件横向施振超声振动磨削力低于普通磨削力的原因,并进行了超声振动与普通磨削力对比试验研究。结果表明:超声振动磨削力比普通磨削力减小20%~30%,磨削力的大小随工作台进给速度的提高而减少,磨削深度的增加而增大,当达到某一临界切深时,磨削力急剧下降。磨削力可做为评价陶瓷材料脆延转变的一个重要参数。     

超声振动磨削陶瓷材料高效去除机理研究

基于压痕断裂力学,在工件横向施振超声振动平面磨削单颗磨粒受力分析基础上,建立了材料去除率综合数学模型;并就超声振动和普通磨削进行了对比试验研究。研究结果表明超声振动磨削陶瓷材料去除率与被加工材料的种类、磨削深度、砂轮磨粒粒度、超声振动的振幅以及磨削条件有着密切关系。同样磨削条件下,超声振动磨削陶瓷材料去除率是普通磨削的1.7~3.2倍,与理论模型相符合。试验结果表明超声振动磨削可以获得良好的加工表面,工件横向施振超声振动磨削是一种精密、高效加工新工艺。     

高速磨削难加工材料的研究进展

高速磨削是实现对难加工材料的高效、优质加工的一种先进加工技术.本文总结了难加工材料高速磨削的相关研究,从磨削力、磨削温度、磨削比能、表面形貌等磨削特性进行探讨.