新型陶瓷球研磨方式的力学分析

为进一步提高陶瓷球的研磨精度和研磨效率 ,对一种新型的陶瓷球研磨方式———锥形研磨开展研磨实验研究 ,对陶瓷球研磨运动规律、陶瓷球表面研磨迹线分布规律、陶瓷球研磨动力学进行分析 ,确定陶瓷球研磨中的主要几何和力学参数 ,以取得最佳的研磨效果 .     

内圆磨削HIPSN工程陶瓷磨削力的实验研究

目的研究不同工况下,金刚石砂轮内圆磨削HIPSN陶瓷过程中的磨削力的变化特征;建立HIPSN陶瓷内圆磨削的经验力学公式.方法利用旋转测力仪进行了不同砂轮转速、径向切削深度、以及工件转速对磨削力影响的测试实验.结果HIPSN陶瓷材料磨削力比Fn/Ft=6~11,在硬脆材料中较大,可加工性相对较差.结论通过对建立的HIPSN陶瓷内圆磨削公式的分析可知,与HIPSN陶瓷内圆磨削力关系最大的为砂轮转速,其次是切削深度,工件转速影响最小.通过验证,所提出的公式的平均相对误差在2%以内,对生产实践具有一定借鉴和指导作用.     

车削氧化锆陶瓷轴端面粗糙度的影响因素分析

在用金刚石刀具对氧化锆陶瓷轴端面进行切削加工时,研究各个切削用量对其表面粗糙度的影响。设计多组切削参数,完成氧化锆毛坯轴在不同参数下的切削加工,然后用表面粗糙度仪器对切削后的陶瓷轴端面进行观察和测量。得到表面粗糙度值随切削用量的变化,各切削用量对表面粗糙度的影响程度,以及最优参数下陶瓷轴的表面形貌。最后获得了切削氧化锆毛坯轴端面时的最佳切削用量,在该参数下的表面粗糙度值最小,表面形貌最光整,该研究对实际加工和生产实践具有一定的指导意义。     

树状气密封通道在石材雕铣电主轴上的瞬态流场研究

石材雕铣电主轴长期处于潮湿的碱性加工环境,主轴前端易于锈蚀,严重影响主轴寿命。本文基于哺乳动物血液循环和呼吸系统构建理论,优化现有树状通道网络结构,建立了树状和传统气密封通道三维流体瞬态模型并实验验证。结果表明,树状气密封通道可将密封气体均匀的作用在主轴前端,密封气体在石材雕铣刀刀柄处形成湍涡,加速冲洗雕铣刀,气密封效果更加优异。     

磨削力对HIPSN陶瓷磨削亚表面裂纹的影响

采用金刚石砂轮是磨削热等静压氮化硅(HIPSN)陶瓷最常用的加工方法,但是被磨零件亚表面常常伴随裂纹、崩碎等加工损伤,因此研究裂纹扩展一直是工程陶瓷的热点问题。对磨削加工后的HIPSN陶瓷亚表面裂纹进行探究,分析其在磨削加工过程中产生裂纹的原因以及去除机理,研究结果表明在磨削过程中对裂纹进行适当的控制,可以提高陶瓷零件的可靠性。设置单因素实验,对不同磨削参数下HIPSN陶瓷的磨削力进行测量,通过扫描电镜(SEM)对亚表面裂纹和表面形貌进行观察,分析磨削力对亚表面裂纹的影响。实验结果表明:磨削力随着砂轮线速度的增大而减小,随着工件进给速度和磨削深度的增大而增大;当磨削力变大时,陶瓷亚表面裂纹扩展程度增加,表面形貌变差。在粗磨加工HIPSN陶瓷时,可以通过减小工件进给速度和磨削深度,提高砂轮线速度的方法来降低裂纹的扩展程度,能够有效降低后续工艺的加工时间和难度,提高表面质量。     

垂直式超硬砂轮圆弧修整器设计与砂轮修整

针对圆弧形超硬砂轮修整难度大、修整精度低的问题，对树脂结合剂圆弧形金刚石砂轮进行了精密修整研究。设计制造了一种垂直式超硬砂轮圆弧修整器，通过修整试验研究了不同粒度的圆弧形砂轮在修整前后表面粗糙度、弧形精度、圆度、表面形貌的变化情况。砂轮修整前后对氮化硅陶瓷轴承套圈沟道进行了磨削，并测量了磨削后的轴承套圈沟形精度。研究结果表明：相比修整前，修整后砂轮表面粗糙度平均值由1.731 8 μm减小至0.772 4 μm，减小了55.4%；弧形精度平均值由33.604 7 μm减小至8.527 6 μm，减小了74.6%，修整后4个砂轮的弧形精度更加稳定，且随着砂轮粒度的减小，弧形精度略有减小趋势；砂轮圆度平均值由43.721 μm减小至18.002 μm，减小了58.8%，修整使大量新的磨粒露出。所设计的垂直式超硬砂轮圆弧形修整器可对圆弧砂轮进行精密修整，可改善圆弧形砂轮的弧形精度及圆度，修整后砂轮磨削的轴承套圈沟形精度得到了大幅提高。     

基于PMAC-PC的精密加工系统的设计与实现

介绍了应用PMAC(Programmable Multi—Axis Controller)-PC作为核心控制器，设计集成了一套新型精密加工系统。研究了直线电机的伺服控制技术和电主轴的设计制造等问题。结合直线电机的微量往复进给运动和电主轴的高速性能，实现了对椭圆零件的高速精密加工。为推动高速高精度数控机床制造技术的发展打下基础。     

双面研磨Si3N4圆柱滚子表面质量研究

为实现Si3N4圆柱滚子表面的精密加工,探究不同研磨工艺参数对试件表面粗糙度的影响规律.用双平面研磨进行单因子试验,通过粗糙度检测仪、扫描电镜对试件表面粗糙度、表面形貌进行分析.使用W5金刚石磨料、质量分数为3％的研磨液、研磨时间为30 min时,试件表面粗糙度为0.0433μm;而研磨速度为15 r/min时,表面粗糙度最小,为0.0359μm.双平面研磨中磨料粒度越小,试件表面粗糙度越低;研磨液的浓度、研磨时间、研磨速度对试件表面粗糙度的影响先减后增,合理采用研磨工艺参数,可得到高质量Si3N4圆柱滚子.     

金刚石油石超精加工氧化锆陶瓷轴承沟道的仿真与实验研究

用ABAQUS软件建立金刚石油石超精加工氧化锆陶瓷轴承沟道有限元模型,分析其加工机理,并利用金刚石油石对氧化锆轴承沟道进行超精加工,获取超精加工后沟道表面粗糙度及表面形貌,研究超精加工应力对氧化锆轴承沟道表面质量的影响。结果表明:工件切线速度由150 m/min增加到450 m/min,表面应力减小,表面粗糙度值由0.091 2 μm下降到0.059 3 μm,随后增大;油石压力由0.2 MPa增加到0.8 MPa,表面应力增大,表面粗糙度值由0.194 2 μm下降到0.032 2 μm;当金刚石油石的长、短行程摆动速度增加,轴承沟道表面应力增大,其表面粗糙度值分别由0.071 6 μm增加到0.085 8 μm和0.062 7 μm增加到0.100 8 μm。适当提高工件切线速度、油石压力、长行程摆荡速度,降低短行程振荡速度有助于改善加工质量。      

Si3N4陶瓷球研磨轨迹分析及其对表面质量的影响机制

目的 明确在相同的研磨液配比、磨料类型,不同的研磨盘转速、研磨装置施加的载荷、磨粒粒径下,陶瓷球研磨轨迹对陶瓷球表面质量的影响,确定锥形研磨法加工的氮化硅陶瓷球的最优研磨参数,提高陶瓷球的表面质量。方法 首先建立研磨盘和氮化硅陶瓷球的相对运动模型,利用MATLAB模拟不同研磨参数的下氮化硅陶瓷球的研磨轨迹,分析得到研磨参数和研磨轨迹的变化关系;再利用锥形研磨装置进行单因素实验验证,参与实验的3个变量设定为磨粒型号(粒径)、研磨盘转速和研磨装置施加载荷,将实验结果取样,通过粗糙度仪测量球体的表面粗糙度,用扫描电镜和超景深三维显微镜检测研磨后的陶瓷球表面形貌,结合仿真分析和实验结果探究研磨参数对加工后表面质量的影响。结果 将不同仿真轨迹下得到的研磨参数变化规律与实验结果相结合,得到了最佳的研磨参数,即研磨盘转速为50 r/min,施加的载荷为1.30 N,磨粒类型为W7。在此条件下得到的陶瓷球表面的粗糙度为0.009 6 μm,基本能达到实际生产中对G3级精度全陶瓷球的质量要求。结论 陶瓷球的表面质量受到研磨盘转速、研磨装置施加载荷及磨粒粒径的影响较大,由仿真分析和实验结合可知,在研磨过程中随着磨粒粒径的减小,以及研磨盘转速和载荷的下降,陶瓷球的研磨轨迹趋于稀疏,表面粗糙度Ra呈下降趋势。研磨氮化硅陶瓷球时取粒径较小的磨粒,以较低的研磨盘转速和较小的研磨装置施加载荷有利于提高其表面质量。此研究成果对提高陶瓷球的表面质量具有重要的指导意义。