二维超声振动磨削纳米复相陶瓷的表面粗糙度研究

本文对纳米复相陶瓷材料进行了不同参数下的普通磨削和二维超声振动磨削的对比试验,研究了超声振动磨削对工件表面质量的影响,分析了不同的加工工艺参数及振动参数对加工工件表面粗糙度的影响,实验结果表明,在同样的切深条件下,超声振动磨削表面的沟槽浅而宽,可以得到比普通磨削加工粗糙度较小的加工表面,且在超声振动中砂轮作高频振动,砂轮不易堵塞,利于使用细粒度砂轮磨削;工件速度对二维超声振动磨削表面粗糙度影响很大,其值随着工件速度的增加而增大。二维超声振动磨削可以提高陶瓷材料的表面质量,并能有效地避免普通磨削下微裂纹的产生,因此它是磨削陶瓷的一种精密加工方法。     

超声干磨削对金属材料残余应力影响实验研究

采用电镀金刚石砂轮对45钢进行超声干磨削实验,研究了磨削深度、砂轮速度、工件速度和超声振幅对工件表面残余应力的影响。结果表明:在干磨削工况下,添加超声振动能增大表面残余压应力,磨削深度和工件速度的增加对增大残余压应力有益,而砂轮速度的增大将使残余压应力减小。     

小直径砂轮超声振动磨削SiC陶瓷的表面质量研究

用小直径砂轮超声振动磨削和普通磨削加工SiC陶瓷零件,对比研究砂轮线速度、工件进给速度、磨削深度和超声振幅对其磨削表面质量的影响。结果表明:与普通磨削相比,超声振动磨削的磨粒轨迹相互交叉叠加,工件表面形貌更均匀,表面质量更好。由于超声振动时的磨粒划痕交叉会使磨粒产生空切削,因而降低了其磨削力,使磨削过程更加稳定。超声振动磨削的表面粗糙度和磨削力随砂轮线速度和超声振幅的增加而降低,随工件进给速度和磨削深度的减小而降低。且砂轮线速度、工件进给速度较小时,超声振动磨削的效果更明显。      

二维超声磨削复相陶瓷加工表面质量的试验研究

本文通过对二维超声磨削纳米复相陶瓷和普通磨削进行对比试验研究,分析了磨削深度、工件速度、砂轮粒度对工件表面质量的影响.研究结果表明,采用二维超声振动磨削能大大提高工件的表面质量;表面粗糙度随着切深的增大而增大,随着切削深度的进一步增加,超声振动在磨削加工中所起的作用减弱;二维超声振动磨削大大扩大了复相陶瓷磨削的塑性加工区域,二维超声振动磨削过程的塑性域是切削深度小于5μm,而普通磨削塑性域是磨削深度小于2μm;二维超声振动磨削时,表面粗糙度随着砂轮粒度的减小而明显减小,且比较稳定,故二维超声振动磨削有利于使用细粒度砂轮;工件速度对二维超声振动磨削表面粗糙度影响很大,其值随着工件速度的增加而增大.     

二维超声磨削纳米复相陶瓷的磨削特性研究(1)

本文通过对二维超声磨削纳米复相陶瓷的磨削特性进行理论分析及试验研究，尤其是磨削力的特性及其影响因素，从而探索磨削加工表面质量的影响因素并提出改善磨削效果的措施。研究结果表明，磨削力随着切深的增大而增大，随着磨削深度的进一步增加，超声振动在磨削加工中所起的作用减弱；二维超声振动磨削大大扩大了复相陶瓷磨削的塑性加工区域，二维超声振动磨削过程的塑性域是磨削深度小于5μm，而普通磨削塑性域是在磨削深度小于2μm；适当增大磨削速度，既可以增强磨削砂轮的自锐能力，获得较高的去除率，又可以增加塑性变形，改善工件的表面质量；砂轮线速度的变化对二维超声振动磨削过程中的磨削力影响比对普通磨削过程中的磨削力的影响小，故二维超声振动磨削可以选用较大的砂轮线速度；工件速度对二维超声振动磨削表面粗糙度影响很大，其值随着工件速度的增加而增大。     

纳米复相陶瓷超声振动平面磨削温度的试验研究

本文采用人工热电偶测温方式,对纳米ZrO2增韧氧化铝复相陶瓷,进行了普通和超声平面磨削温度试验研究.给出了普通和超声磨削两种情况下温度场的分布状态与规律,研究了不同的磨削参数,对陶瓷磨削温度的影响.研究得出:超声磨削的表面温度,一般比普通磨削的温度至少低70℃,复相陶瓷由于其材料的热特性,表现出距离表面越近,温度梯度越大的规律.磨削参数对表面温度的影响规律是,磨削深度影响最大,进给速度次之,砂轮速度最小.     

二维超声振动辅助磨削氧化铝陶瓷的磨削力对比研究

冲击力、材料硬度的变化以及超声振动的施加方式是磨削力降低的主要原因。在普通磨削的基础上加入二维超声振动,分析磨削力的影响机制,在相同的磨削参数条件下,对氧化铝陶瓷进行普通磨削和二维超声振动磨削对比实验研究,分析工件进给速度、砂轮线速度、磨削深度对磨削力的影响。结果表明：二维超声磨削的法向、切向磨削力均小于普通磨削,磨削力降幅随着工件进给速度和砂轮线速度的增大而减小,随着磨削深度的增大而增大;普通磨削和二维超声磨削的法向、切向磨削力均随着工件进给速度和磨削深度的增大而增大,随着砂轮线速度的增大而减小。     

微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷的磨削力和表面粗糙度特征

在不同磨削深度、砂轮转速和进给速度组合下,研究微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷过程的磨削力及工件的表面粗糙度的变化规律,并筛选出低磨削力和低工件表面粗糙度的加工工艺参数。试验结果表明:在微粉金刚石钎焊砂轮的磨削过程中,氧化铝陶瓷主要通过脆性断裂的方式去除;随着磨削深度、进给速度的增加,砂轮在进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都上升;随着砂轮转速的增加,进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都下降。试验获得的低磨削力和低工件表面粗糙度精密加工工艺参数分别为:磨削深度为1.0 μm,进给速度为12 mm/min,砂轮转速为24 000 r/min和磨削深度为1.0 μm,进给速度为1 mm/min,砂轮转速为20 000 r/min。低磨削力磨削时,微粉金刚石钎焊砂轮受到的X方向和Z方向的磨削力分别为0.15 N和0.72 N;精密加工后的氧化铝陶瓷的表面粗糙度值可达0.438 μm。      

高速磨削砂轮磨损对磨削表面质量的影响研究

基于陶瓷CBN砂轮对渗碳钢20Cr Mn Ti开展了高速外圆磨削试验。在外圆磨削余量和工艺参数固定的情况下对工件进行连续磨削,以工件上的磨除体积为砂轮磨损指标,考察了砂轮磨损对工件表面粗糙度、残余应力、表层金相组织和显微硬度变化的影响。实验结果表明工件表面粗糙度会随着砂轮磨损而上升,表面残余应力随着砂轮磨损逐渐呈现拉应力的趋势,磨削表面会出现回火软化变质层。该结果可为进一步研究高速磨削机理及优化工艺参数提供依据。     

超声磨削氧化锆陶瓷表面相变与残余应力特征实验研究

针对氧化锆陶瓷的易相变特点,通过对ZTA陶瓷和纳米氧化锆陶瓷进行对比实验,研究了氧化锆陶瓷磨削表面相变特性,分析了磨削表面的残余应力特征.实验结果表明,亚稳态四方相氧化锆的含量以及磨削应力是诱发氧化锆陶瓷产生马氏体相变的主要因素;陶瓷磨削过程中,砂轮的磨削深度越大、磨粒粒径越大,在材料基体中产生的磨削应力越大,从而马氏体相变率增大;纳米氧化锆陶瓷磨削表面产生的残余压应力值大于ZrO2增韧Al2O3(ZTA)陶瓷.通过分析磨削参数对残余应力的影响,验证了马氏体相变可在一定程度上促进残余压应力的产生,从而提高磨削表面的质量.     

金刚石砂轮磨削钛合金时的磨削力研究

为解决金刚石砂轮磨削钛合金时材料弹性模量低、弹性形变大等问题,从理论上对砂轮的受力状态进行分析。基于切屑分离准则和材料摩擦属性,构建钛合金磨削时的受力模型,并对单颗磨粒的受力状态进行有限元仿真。设计钛合金磨削加工试验,研究工艺参数变化对砂轮磨削力的影响规律。结果表明：砂轮磨削速度增加,磨削力逐渐降低;当进给速度和磨削深度增加时,磨削力增加。当磨削工艺参数改变时,砂轮的切向和法向磨削力的变化趋势大致相同,切向和法向磨削力的比值为0.29～0.37。且磨削力的理论值和试验值的变化趋势基本一致,二者相对误差的平均值在5%以内,验证了磨削力理论模型的正确性。     

磨料有序化排布砂轮磨削TC4温度实验研究

为了获得磨料有序化排布砂轮磨削TC4的温度变化规律,使用电镀CBN砂轮对TC4合金进行磨削实验。砂轮分别采用叶序、错位和无序3种不同的磨料排布方式。研究了工件表面平均温度与进给速度和磨削深度的关系,并对3种磨料排布方式的电镀CBN砂轮磨削工件时温度的变化形态进行对比。结果表明:在相同磨削条件下,磨料有序化排布能有效降低TC4的磨削温度,使用叶序排布磨料砂轮能获得更低的工件表面温度。     

Cooling action of grinding fluid in shallow grinding

A new method is proposed for measuring the heat transfer coefficient in the vicinity of the wheel-workpiece contact zone. The accuracy of measurement is estimated by using a finite element method and the factor for correcting the measured results is derived. The experiments are performed in a number of conditions where grinding fluid is supplied and the following measures are consequently recommended for increasing the cooling efficiency: (1) set the velocity of coolant to more than the critical value to penetrate the air flow layer formed around the wheel periphery; (2) use a nozzle with a thin throat, about 1 mm in height, and attach a scraper plate above the nozzle outlet; (3) choose a wheel of large grain size and dress roughly, or form shallow grooves on the wheel periphery; and (4) set a higher wheel speed.     

钢轨打磨车砂轮技术标准

在介绍中国铁路总公司企业标准Q/CR 1-2014《钢轨打磨车砂轮订货技术条件》制定背景的基础上，叙述了标准的主要内容及制定原则，着重对标准中参数的来源及依据进行了说明，解析了标准中钢轨打磨砂轮磨削性能、回转性能、静平衡性能参数的选择，对标准的合理性进行了评价。      

CSS-42L钢磨削力和比磨削能的实验研究

采用白刚玉和绿碳化硅两种不同磨料的砂轮对CSS-42L钢进行了平面切入式磨削实验.选取磨削力、磨削力比和比磨削能为指标,通过单因素实验分析比较了在白刚玉砂轮和绿碳化硅砂轮平面切入式磨削条件下,CSS-42L钢的磨削加工性.实验结果表明,相同条件下,绿碳化硅砂轮磨削时的磨削力、磨削力比和比磨削能均明显高于白刚玉砂轮;绿碳化硅砂轮从初期磨损阶段进入稳定磨损阶段所用时间至少是白刚玉砂轮的2倍;两种砂轮磨削时的比磨削能均随着当量磨削厚度的增加呈幂函数降低.     

Ultra-precision grinding

Ultra-precision grinding is primarily used to generate high quality and functional parts usually made from hard and difficult to machine materials. The objective of ultra-precision grinding is to generate parts with high surface finish, high form accuracy and surface integrity for the electronic and optical industries as well as for astronomical applications. This keynote paper introduces general aspects of ultra-precision grinding techniques and point out the essential features of ultra-precision grinding. In particular, the keynote paper reviews the state-of-the-art regarding applied grinding tools, ultra-precision machine tools and grinding processes. Finally, selected examples of advanced ultra-precision grinding processes are presented.     

Experimental study on grinding force and grinding temperature of Aermet 100 steel in surface grinding

This paper investigates grinding force and grinding temperature of ultra-high strength steel Aermet 100 in conventional surface grinding using a single alumina wheel, a white alumina wheel and a cubic boron nitride wheel. First, mathematical models of grinding force and grinding temperature for three wheels were established. Then, the role of chip formation force and friction force in grinding force was investigated and thermal distribution in contact zone between workpiece and wheel was analyzed based on the mathematical model. The experimental result indicated that the minimum grinding force and the maximum grinding force ratio under the same grinding parameters can be achieved when using a CBN wheel and a single alumina wheel, respectively. When the phenomenon of large grinding force and high grinding temperature appeared, the workpiece material would adhere locally to the single alumina wheel. Grinding temperature was in a high state under the effect of two main aspects: poor thermal properties of grinding wheel and low coolant efficiency. The predicted value of grinding force and grinding temperature were compared with those experimentally obtained and the results show a reasonable agreement.     

钢轨打磨用新型复合砂轮及其磨削试验

利用钎焊技术和传统热压技术研发出一款钢轨打磨用新型复合砂轮,复合砂轮除含传统树脂砂轮的成分外还含金属结合剂金刚石插片,用其在钢轨打磨试验机上与传统树脂砂轮进行工件打磨对比试验,分析工件打磨后的打磨温度和表面粗糙度变化,并对钢轨打磨后的磨屑进行电镜、能谱分析。试验结果表明:与纯树脂砂轮相比,采用新型复合砂轮打磨工件,其打磨温度峰值下降10%左右,砂轮中插片数越多下降比例越大;工件表面粗糙度下降比例在9%以上,且随着砂轮中插片数量的增加而增大;同时,磨屑中球状磨屑比例更低,球状磨屑中O元素质量分数更小。      

钢轨打磨用钎焊金刚石砂轮研究

为解决传统树脂砂轮打磨钢轨时存在的打磨效率低、易烧伤钢轨和粉尘污染大等问题,分析利用钎焊金刚石技术的优势制备新型钢轨打磨用砂轮的可行性。结合磨粒有序排布工艺,制备具有开槽结构的新型钎焊金刚石砂轮,并对U71Mn钢轨钢进行打磨对比试验。结果表明：相较于树脂锆刚玉砂轮,新型钎焊金刚石砂轮能提高50%左右的打磨效率,并有效降低磨削温度,避免钢轨烧伤。在钢轨打磨过程中,新型钎焊砂轮排屑效果显著,基本不发生磨屑黏附现象;但砂轮开槽导致磨削振动增大,加剧金刚石磨粒破碎,并增大钢轨表面粗糙度。新型砂轮磨屑多为带状,磨屑体积大且无熔融小球。