砂轮约束磨粒喷射精密光整加工表面微观形貌的研究

对砂轮约束磨粒喷射精密光整加工表面微观形貌进行分析，研究了工件表面尖峰去除机理和均化及改善波纹度机理。利用平面磨床M7120对精磨后的Q235A工件材料进行喷射加工实验，采用TALSURF5轮廓仪测量加工后表面的微观几何参数值，用扫描电镜观察表面微观形貌变化，用金相显微镜观察磨削烧伤。实验结果表明，随着加工循环次数的增加，表面微观形貌由方向一致的沟槽过渡到随机的、无方向性的微细凹坑，表面粗糙度值明显降低，喷射加工能减轻或消除磨削烧伤。     

砂轮约束磨粒喷射加工表面材料去除机理

基于磨粒特征尺寸与砂轮、工件间液膜厚度比值的变化研究了磨粒喷射光整加工的材料去除机理,建立了两体研磨及三体冲蚀单颗磨粒的材料去除模型和材料去除率模型。试验在MB1332A外圆磨床上完成,加工试样为Sa=06μm左右的45钢。加工表面形貌和微观几何参数分别用SEM和MICROMESVRE2表面轮廓仪测量,试验结果和材料去除模型相吻合。试样表面连续的方向一致的沟槽被随机不连续的微坑所代替,随着加工循环的增加,Sa值由06μm下降到02μm左右。此外,光整加工可以获得各向同性网纹交错的表面,表面轮廓的支撑长度率提高,对工件的耐磨性有利。      

砂轮约束磨粒喷射精密光整加工表面功率谱分析和摩擦磨损特性研究

对砂轮约束磨粒喷射精密光整加工微观形貌进行功率谱分析和摩擦磨损特性研究。利用平面磨床M7120对精磨后45#钢工件材料进行喷射精密光整加工;用TALYSURF5轮廓仪测量加工后的微观几何参数值;用扫描电镜观察表面微观形貌变化;用功率谱密度函数评价磨削加工和光整加工表面的微观形貌特征;利用MG-2000型销-盘式高速高温摩擦磨损试验机研究表面形貌对摩擦磨损的影响。结果表明,磨粒喷射精密光整加工均化和改善了工件表面的波纹度,降低了工件表面粗糙度值,提高了工件表面的形状精度;光整加工表面摩擦因数和磨损量与磨削加工表面相比明显降低,表面质量明显改善,从而提高了零件的使用寿命和精度保持性,摩擦磨损实验结果和功率谱密度分析相吻合。     

砂轮约束磨粒喷射精密光整加工微观形貌评价及摩擦学特性研究

用TALYSURF5轮廓仪测量砂轮约束磨粒喷射精密光整加工后工件表面的微观几何参数值，用扫描电镜和显微镜观察表面微观形貌变化,依据测量结果，应用随机过程的相关函数对磨粒喷射精密光整加工表面进行微观形貌评价,结果表明:光整加工后工件表面轮廓纵向参数值下降，表面轮廓波度平均间距减小，波纹峰密度提高;磨粒喷射精密光整加工表面和磨削加工表面具有很小的相似性，光整加工后工件表面实现了各向同性，表面纹理具有均一化特征。利用MG-2000型销－盘式试验机研究了表面形貌对摩擦学特性的影响，结果表明，光整加工表面的摩擦因数和磨损量与磨削加工表面相比明显降低，表面质量明显改善，从而提高了零件的使用寿命和精度保持性。     

砂轮约束磨粒喷射精密光整加工材料去除机理研究

基于磨粒特征尺寸与砂轮、工件间液膜厚度比值的变化,研究了砂轮约束磨粒喷射精密光整加工材料去除机理。分析了在两体加工及三体加工模式条件下,单颗磨粒运动特点以及磨粒由两体研磨加工向三体抛光加工转变的临界条件。实验证明,砂轮约束磨粒喷射光整加工中,随着加工循环的增加,工件表面微观形貌变化规律与理论分析相同,实验结果和理论分析吻合很好。     

砂轮约束磨粒喷射精密光整加工表面特性的实验研究

主要对砂轮约束磨粒喷射精密光整加工表面特性进行研究.利用平面磨床M7120和磨粒喷射装置对45钢进行喷射光整加工实验,用TALYSURF5轮廓仪测量加工后的微观几何参数值,用扫描电镜和金相显微镜观察表面微观形貌和断面金相组织变化,用HVS-1000型数字显微硬度计测量表面硬度,用X射线能谱仪对工件表面进行物相分析,用PW3208 X射线衍射仪Cr靶辐射测试残余应力.实验结果表明,该加工方法在减小表面粗糙度值和均化波纹度的同时,不仅提高表面硬度,而且在光整加工表面产生残余压应力,从而提高了零件的使用寿命和精度保持性.     

石英玻璃超精密磨削加工的表面完整性研究

为了实现石英玻璃的高效低损伤超精密磨削加工,研究不同粒度金刚石砂轮磨削石英玻璃的表面和亚表面质量,建立表面粗糙度与亚表面损伤深度之间的关系模型。通过石英玻璃磨削试验研究400#、1 500#、2 000#和5 000#金刚石砂轮磨削石英玻璃的表面微观形貌、表面粗糙度及其亚表面损伤深度,分析相应的材料去除方式;基于压痕断裂力学理论分析脆性域磨削石英玻璃时工件表面微观形貌和亚表面微裂纹的形成机理,建立表面粗糙度PV值和亚表面损伤深度SSD之间的定量关系。研究结果表明:随着砂轮粒度的减小,石英玻璃磨削表面的凹坑、微裂纹、深划痕等缺陷逐渐减少,表面粗糙度Ra和PV以及亚表面损伤深度SSD均随之明显减小,从400#砂轮磨削表面的R_a 274.0 nm、PV 5.35μm和SSD 5.73μm降低至5 000#砂轮磨削表面的Ra 1.4 nm、PV 0.02μm和SSD 0.004μm。500#和1 500#砂轮磨削表面的材料去除方式为脆性断裂去除,2 000#砂轮磨削表面的材料去除方式同时包括脆性断裂去除和塑性流动去除,但以塑性流动去除为主,5 000#砂轮磨削表面的材料去除方式为塑性流动去除;脆性域磨削石英玻璃的表面粗糙度PV与亚表面损伤深度SSD之间满足SSD=(0.627～1.356) PV~(4/3)的数学关系。     

磨粒排布对加压内冷却砂轮磨削性能的影响

考虑磨粒排布方式对砂轮磨削效率和性能有重要影响,设计制备磨粒无序和有序排布的加压内冷却砂轮,利用砂轮表面形貌检测和图像识别技术,建立砂轮磨削GH4169高温合金的三维有限元模型。采用不同磨粒排布的砂轮开展磨削GH4169高温合金的实验研究,对比分析磨削力、磨削温度、加工表面粗糙度以及表面微观形貌,研究磨粒无序和有序两种排布方式对砂轮磨削性能的影响。结果表明:对于加压内冷却砂轮而言,相对磨粒无序排布,磨粒有序排布方式能获得更优良的加工表面质量,磨削力、磨削温度和表面粗糙度均降低,且工件表面形貌更加规则完整。     

超声振动螺线磨削表面微观形貌建模与仿真研究

为了实现高效率、高质量、低损伤的硬脆材料加工,对工件或砂轮同时施加砂轮轴向和径向的超声振动,该方法的显著特点是磨粒切削轨迹呈三维空间螺旋线型,将其定义为超声振动螺线磨削方法。在磨削工艺和二维超声振动的多参数共同作用下,材料去除机理产生复杂变化,表面微观形貌创出过程变得极其复杂。为此,提出一种超声振动螺线磨削加工表面数值仿真方法。基于超声振动螺线磨削几何映射关系,建立磨粒相对工件的空间螺旋线切削运动模型,进而给出超声振动螺线磨削加工表面生成模型,模拟出普通磨削和超声振动磨削的三维表面微观形貌,对比分析了超声振动对表面形成过程的影响规律。最后将仿真表面与磨削试验表面对比,发现两者微观形貌特征规律基本一致,验证了仿真方法的正确性和有效性。     

2.5D Cf/SiC刹车材料浮动磨削工艺试验研究

为研究2.5D C_f/SiC刹车材料的浮动磨削加工性能,设计单因素试验探究了砂轮转速、工作台调定压力和磨削深度对磨削力、表面粗糙度和表面形貌的影响规律,分析了磨削表面典型加工缺陷及材料去除机理。结果表明：砂轮转速、工作台调定压力和磨削深度对法向磨削力影响显著,对切向磨削力影响不大;工作台调定压力对表面粗糙度的影响程度最大。2.5D C_f/SiC刹车材料以脆性断裂去除方式为主,不同纤维方向上的加工缺陷形式存在差异,其主要加工缺陷为界面脱粘、微裂纹、基体破碎、纤维剥离及破碎。试验通过单因素方法分析得到了较好的表面质量,表面粗糙度Sa可达0.6μm左右。     

超声磁力复合研磨钛合金锥孔的试验研究

为了提高钛合金锥孔的研磨质量和研磨效率,提出了采用超声波振动辅助磁力研磨的复合加工方案。加工时,磨粒在磁场束缚下切削锥孔表面,并对其进行不断撞击,且因为磁场力、超声振动力和离心力等综合影响的原因,磨粒的切削轨迹呈现明显的多向性。针对钛合金锥孔,与传统磁力研磨法进行试验对比,并分析研磨后试件的材料去除量、表面粗糙度和表面形貌等来验证超声磁力复合研磨的效果。结果表明：超声磁力复合研磨加工效率得到提高;锥孔的材料去除量增加至1.6倍;研磨后锥孔平均表面粗糙度由原始的R_a1.23 μm降至R_a0.25 μm,下降率是传统工艺的1.3倍;试件表面的微波峰、凹坑和加工纹理均被去除,锥孔表面质量得到显著提高,且试件形状精度得到改善。     

集群磁流变变间隙动压平坦化加工试验研究

为了提高光电晶片集群磁流变平坦化加工效果,提出集群磁流变变间隙动压平坦化加工方法,探究各工艺参数对加工效果的影响规律。以蓝宝石晶片为研究对象开展了集群磁流变变间隙动压平坦化加工和集群磁流变抛光对比试验,通过检测加工表面粗糙度、材料去除率,观测加工表面形貌、集群磁流变抛光垫中磁链串受动态挤压前后形态变化,研究挤压幅值、工件盘转速、挤压频率以及最小加工间隙等工艺参数对加工效果的影响规律。试验结果表明：集群磁流变平坦化加工在施加工件轴向微幅低频振动后,集群磁流变抛光垫中形成的磁链串更粗壮,不但使其沿工件的径向流动实现磨粒动态更新、促使加工界面内有效磨粒数增多,而且在工件与抛光盘之间的加工间隙产生动态抛光压力、使磨粒与加工表面划擦过程柔和微量化,形成了提高材料去除效率、降低加工表面粗糙度的机制。对于2英寸蓝宝石晶电（1英寸=2.54 cm）集群磁流变变间隙动压平坦化加工与集群磁流变抛光加工效果相比,材料去除率提高19.5%,表面粗糙度降低了42.96%,在挤压振动频率1 Hz、最小加工间隙1 mm、挤压幅值0.5 mm、工件盘转速500 r/min的工艺参数下进行抛光可获得表面粗糙度为Ra0.45 nm的超光滑表面,材料去除率达到3.28 nm/min。证明了集群磁流变变间隙动压平坦化加工方法可行有效。     

MACHINING OF SODA LIME GLASS USING ABRASIVE HOT AIR JET: AN EXPERIMENTAL STUDY

Abrasive Jet Machining is becoming one of the most prominent machining techniques for glass and other brittle materials. In this article, an attempt has been made to combine abrasive and hot air to form an abrasive hot air jet. Abrasive hot air jet machining can be applied to various operations such as drilling, surface etching, grooving and micro finishing on the glass and its composites. The effect of air temperature on the material removal rate applied to the process of glass etching and grooving is discussed in this article. The roughness of machined surface is also analyzed. It is found that the Material Removal Rate (MRR) increases as the temperature of carrier media (air) is increased. The results have revealed that the roughness of machined surface is reduced by increasing temperature of carrier media. The mechanism of material removal rate has been discussed with aid of SEM micrographs.     

Surface roughness and material removal rate of lapping process on ceramics

Lapping is a widely used surface finishing process for ceramics. An experimental investigation is conducted into the lapping of alumina, Ni−Zn ferrite and sodium silicate glass using SiC abrasive to study the effect of process parameters, such as abrasive particle size, lapping pressure, and abrasive concentration, on the surface roughness and material removal rate during lapping. A simple model is developed based on the indentation fracture and abrasive particle distribution in the slurry to explain various aspects of the lapping process. The model provides predictions for the surface roughness,R _a andR _t , on the machined surface and rough estimation for the material removal rate during lapping. Comparison of the predictions with the experimental measurements reveals same order of magnitude accuracy.     

ON THE PERFORMANCE ANALYSIS OF FLEXIBLE MAGNETIC ABRASIVE BRUSH

Magnetic abrasive finishing (MAF) of alloy steel workpiece with unbounded magnetic abrasive particles (UMAPs) indicates that the surface finish in the range of nanometer can be achieved. Important controllable four process parameters have been identified which are as current to the electromagnet, machining gap, abrasive size (mesh number), and number of cycles. Experiments have been planned using design of experiments technique. Based upon the results of response surface methodology and analysis of variance (ANOVA), it is concluded that magnetic flux density that depends on current to the electromagnet and machining gap, is most influencing parameter followed by grain size and number of cycles. The surface roughness profile generated during the MAF process has been discussed. To understand the cutting mechanism of magnetic abrasive finishing process, scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) of the machined surfaces have been carried out. The correlation between surface finish and material removal has also been established.     

Experimental study of lapping and electropolishing of tungsten carbides

Lapping and electropolishing (EP) experiments for tungsten carbide blocks were executed. The effectiveness of the lapping experiment is evaluated in terms of the material removal rate, the surface roughness, and wear of the workpiece. The material removal rate describes the thickness removal of the workpiece under a fixed surface area. Wear describes a microscopic study of the wear track. The results show that the material removal and surface roughness increase as the grain size of the abrasive increases. Four main wear mechanisms -- abrasive wear, fracture, adhesive wear and scratch -- are observed during the lapping of tungsten carbide using silicon carbide abrasive. In the electropolishing experiment, four different machining characteristics -- sub-electropolishing, crack, electropolishing, and pitting -- can be analyzed as the applied current is increased. Although material removal is close to Faraday’s law during electropolishing, it disagrees with Faraday’s law after 400 s of sub-electropolishing.