基于在线测量系统的转轴精密磨削加工

精密转轴是高速电主轴的核心零件,其性能的高低直接影响着高速电主轴的加工能力和精度寿命。通过在线测量系统编写数控程序对转轴进行精密磨削加工,安全性高,精度一致性好,能降低劳动强度,提高生产效率。     

基于MATLAB轴承无心磨削工艺参数的优化

轴承零件对磨削技术和加工工艺要求很高,且生产效率低、成本高。为了得到满足条件的轴承零件,建立轴承零件无心磨削的数学模型,并应用MATLAB软件中的fmincon函数和遗传算法分别对工艺参数(工件线速度、磨轮线速度、径向进给量)进行求解优化,通过两种算法的结果对比选择一组更优的工艺参数进行生产验证,结果证明该组参数能使生产率大幅增加、生产成本显著下降。     

Predictive Modeling of Surface Roughness in Grinding of Ceramics

The surface roughness represents the quality of ground surface since irregularities on the surface may form nucleation for cracks or corrosion and thus degrade the mechanical properties of the component. The surface generation mechanism in grinding of ceramic materials could behave as a mixture of plastic flow and brittle fracture, while the extent of the mixture hinges upon certain process parameters and material properties. The resulting surface profile can be distinctively different from these two mechanisms. In this article, a physics-based model is proposed to predict the surface roughness in grinding of ceramic materials considering the combined effect of brittle and ductile material removal. The random distribution of cutting edges is first described by a Rayleigh probability function. Afterwards, surface profile generated by brittle mode grinding is characterized via indentation mechanics approach. Last, the surface roughness is modeled through a probabilistic analysis of ductile and brittle generated surface profile. The model expresses the surface finish as a function of the wheel microstructure, the process conditions, and the material properties. The predictions are compared with experimental results from grinding of silicon carbide and silicon nitride workpieces (SiC and Si₃N₄, respectively) using a diamond wheel.     

磨削淬火对60Si2Mn钢性能的影响

采用刚玉砂轮在普通平面磨床上对60Si2Mn钢进行了磨削硬化,研究其硬化层组织及变化规律。结果表明:表面磨削强化工艺可获得760HV以上的高硬度淬硬层,最大淬硬层深达2.0 mm;磨削淬火加热速度极快,细化了奥氏体晶粒,淬火马氏体组织非常细小,得到板条马氏体和片状马氏体的混合组织。     

低频交变磁场超精密平面磁力研磨加工研究

目的 通过利用低频交变磁场下产生的变动磁力,改善传统磁力研磨加工中磁力刷变形、磨料结块、磨料利用率低等问题,实现平面超光滑、纳米级加工。方法 在电磁线圈中通入频率为3 Hz的交流电流,产生低频交变磁场。利用磁通密度测量仪（EMIC Gauss Meter GM 4002）对加工区域磁感应强度进行测定,考察低频交变磁场的磁场强度分布状况。设计组装一套研磨压力测量系统,利用数据记录处理软件对比分析低频交变磁场和直流磁场所产生的研磨压力,深入研究研磨工具（磁簇）在低频交变磁场作用下的变化规律。研制一套低频交变磁场平面磁力研磨加工装置,以SUS304不锈钢板为加工对象,并与直流磁场进行对比实验,验证利用低频交变磁场进行磁力研磨的可行性及加工性能。结果 低频交变磁场中各点磁感应强度均在峰值与谷值之间不断变化,其变化规律近似于正弦分布。在磁极边缘（R=7.5 mm）,产生最大峰谷值;从磁极半径（R=6 mm）到磁极中心（R=2 mm）,磁场强度逐步减弱。低频交变磁场下研磨压力值呈周期性变化,且研磨压力的平均值大于直流磁场下的值。磁簇在低频交变磁场作用下产生周期性振动。磁簇呈收缩状态时,磁性粒子带动磨料上浮于磁簇前端。当磁场方向改变时,磁簇先呈发散状态,然后收缩,此过程中磨料颗粒与磁性粒子再次混合。如此循环更新,不仅解决磁簇与工件接触后产生的变形问题,而且提高了磨料的利用率,保证研磨工具稳定。分别使用低频交变磁场和直流磁场对SUS304不锈钢板进行研磨,使用油基研磨液,主轴转数为350 rad/min,交流电流有效值为1.9 A,频率为3 Hz。第一阶段选择平均粒径为30 μm的电解铁粉和WA#10000的磨料颗粒,经过60 min研磨,表面粗糙度值分别为35.28 nm和81.36 nm;第二阶段选择平均粒径6 μm的羰基铁粉和1 μm的金刚石粉,研磨时间60 min,最终表面粗糙度值分别达到4.51 nm和17.58 nm。结论 利用低频交变磁场能够实现研磨工具（磁簇）的循环更新,提高磨料利用率。与直流磁场相比,利用低频交流磁场磁力研磨法所获得的加工表面均匀、无划痕,实现了平面超光滑纳米级加工。     

双向复合振动辅助磁力研磨加工的试验研究

目的进一步提高研磨加工效率,并获得更好的工件表面质量。方法提出双向复合振动(磁极垂直于加工表面的法向超声振动和平行于加工表面的切向振动相结合)辅助磁力研磨法实现对工件表面的研磨抛光。以钛合金工件为研究对象,进行了四种不同工况的研磨加工试验,并对试验结果进行了对比和分析。结果采用双向复合振动辅助磁力研磨法研磨钛合金工件,研磨加工60 min后,工件表面粗糙度值Ra由研磨前的3.78μm降至0.36μm,有效去除了原始加工纹理,获得了较好的表面形貌。工件表面的残余应力由拉应力转化为压应力。结论双向复合振动辅助磁力研磨法既能增加磁性磨粒的瞬时研磨压力,提高研磨加工效率,又能促进磁性磨粒的翻滚与更替,随时改变磁性磨粒的切削刃和切削方向,使磁性磨粒的运动轨迹互相交织,去除工件表面材料更均匀,同时还能有效地改善工件表面的应力状态。     

超声磁粒复合研磨对石英玻璃管内表面的光整研究

目的探究超声磁粒复合研磨对石英玻璃管内表面管研磨的可能性,分析有无辅助磁极及不同粒径的研磨粒子对内表面的影响。方法在石英玻璃管内表面添加辅助磁极并辅助超声磁粒复合研磨装置,加快磨粒的翻滚,提高抛光质量和效率。结果采用超声磁粒复合研磨装置,选用150、250、350μm三种粒径的研磨粒子分别进行研磨实验,研磨40 min后,150μm的研磨粒子表面粗糙度值从原始4.4μm下降到1.2μm,250μm的研磨粒子表面粗糙度值下降到0.2μm,350μm的研磨粒子表面粗糙度值下降到0.6μm。对比传统磁粒研磨装置与超声磁粒复合研磨装置,保持研磨粒子粒径为250μm,经40 min研磨,在传统磁粒研磨装置上未添加辅助磁极,石英玻璃管内表面粗糙度值从原始4.4μm下降到2.8μm;在传统磁粒研磨装置上添加辅助磁极,粗糙度值从原始4.4μm下降到1.1μm;在超声磁粒复合研磨装置上添加辅助磁极,粗糙度值从原始4.4μm下降到0.2μm。结论在石英玻璃管内表面添加辅助磁极后,表面粗糙度值得到下降。采用超声磁粒研磨装置使石英玻璃管内表面粗糙度值在原有基础上进一步下降,且选用粒径为250μm的研磨粒子最佳。加工后,工件内表面的加工均匀性显著提升,原始缺陷和原始波峰基本去除。     

HIPSN陶瓷高效精密磨削工艺优化试验研究

目的针对HIPSN(热等静压氮化硅)陶瓷精密加工效率低、成本高、难度大的问题,对HIPSN陶瓷高效精密磨削加工工艺进行优化。方法利用高精度成形磨床对HIPSN陶瓷进行试验,分析砂轮线速度、磨削深度、工件进给速度等工艺参数对磨削后表面质量的影响规律。结果磨削深度由0.005 mm增加到0.050 mm,表面粗糙度值由0.2773μm减小到0.2198μm,并趋于稳定;工件进给速度由1000 mm/min增加到15 000 mm/min,表面粗糙度值由0.2454μm减小到0.2256μm,之后增大到0.2560μm,并趋于稳定;砂轮线速度由20 m/s增加到50 m/s,表面粗糙度值由0.2593μm减小到0.2296μm。随着工件进给速度的增大,表面波纹度平均间距Sw由0 mm直线增加到5.90 mm;随着砂轮线速度的提高,平均间距Sw由2.33 mm直线减小到0.68 mm。优化工艺参数组合:砂轮线速度50 m/s,磨削深度0.030 mm,工件进给速度3000 mm/min。结论表面粗糙度值与磨削深度和砂轮线速度呈负相关,随着工件进给速度的增大,表面粗糙度值先减小后增大,之后趋于稳定。减小工件进给速度、提高砂轮线速度有助于改善表面波纹度。     

微结构模芯的精密磨削及其在微注塑成形中应用

针对微结构聚合物元器件的批量化生产与制造效率低等问题，采用精密修整成V形尖端的金刚石砂轮，在自润滑性和脱模性良好的钛硅碳陶瓷模芯表面加工制造出形状精度可控的V沟槽阵列结构，然后利用微注塑成形工艺将模芯表面的V沟槽阵列结构一次成形复制到聚合物表面，高效注塑成形制造出倒V形阵列结构的聚合物工件。分析了微模芯的表面加工质量与形状精度，研究了熔体温度、注射速度、保压压力、保压时间等微注塑成形工艺参数对微结构聚合物注塑成形角度偏差和填充率的影响。实验结果表明：通过微细磨削加工技术和微注塑成形工艺可以高效率、高精度地制造出规则整齐的微结构注塑工件，注射速度对微成形角度偏差的影响最大，保压压力对微成形填充率的影响最大，微结构模芯的微细磨削形状精度值为4.05 μm，微成形的最小角度偏差和最大填充率分别为1.47°和99.30%。     

某高硫难处理金精矿超细磨提金试验研究

针对某高硫难处理金精矿中金大部分被黄铁矿包裹、直接氰化浸出金浸出率低的问题,采用超细磨-碱预处理-氰化浸出工艺处理金精矿,通过条件优化可获得金浸出率84.50%,氰化钠耗量控制在3 kg/t以内,该工艺简单、流程短、安全环保。