锥形工具加工C/SiC复合材料磨削力研究

C/SiC复合材料是一种高强度,高韧性,轻质,良好的抗疲劳性和减震性,设计性强的先进材料。目前被广泛应用于航空,航天,和其他军事领域,并具有广泛的应用前景。由于C/SiC复合材料加工过程中加工缺陷多、刀具磨损严重、加工效率低且加工成本高等问题,本文通过锥形工具磨削加工C/SiC实验来研究不同加工参数对磨削力的影响。实验结果通过方差分析,信噪比和主效应图来评价;基于望小模型获得了本次实验参数范围内的最佳加工参数:主轴转速为4500r/min,进给速度为100mm/min,磨削深度为0.2mm。     

单向C/SiC复合材料平面磨削的磨削力模型研究

为探究编织陶瓷基复合材料磨削力模型,探明材料去除机理,设计并制备了一种单向C/SiC复合材料。采用特殊的平面磨削实验,沿纤维典型方向进行磨削,同时结合多指数拟合方法确立了磨削力模型。研究结果表明：磨削参数对磨削力的影响较为显著,其中磨削力随着砂轮转速的增大而减小,随着磨削深度和进给速度的增大而增大。沿3种典型方向磨削时,磨削力从大到小依次为：法向、纵向、横向。利用模型优度分析,验证了模型预测单向C/SiC复合材料磨削力的可靠性。     

纤维方向对单向C/SiC复合材料磨削加工性能的影响

为了研究碳纤维编织复合材料的去除机理,探明纤维编织方向对磨削加工性能的影响,设计并制备了单向复合材料C/SiC,并沿纤维典型方向进行了磨削实验。结果表明,单向复合材料磨削时,切向磨削力和法向磨削力均呈如下规律：法向磨削＞纵向磨削＞横向磨削;磨削加工过程中表面粗糙度值呈如下规律：纵向磨削＞法向磨削＞横向磨削。对加工表面显微形貌的分析,揭示了陶瓷基复合材料微观多向去除机理。     

超声振动辅助铣磨加工工艺对Cf/SiC复合材料加工表面质量的影响

设计了两种超声振动辅助铣磨加工试验,并与普通铣磨加工方式相对比,试验研究了三种不同加工方式下铣磨难加工复合材料C_f/SiC的加工缺陷及表面粗糙度。试验结果表明:施加了纵向振动与沿进给方向振动的两种超声振动后,C_f/SiC复合材料的纤维拔出与崩边缺陷明显减少,底面凹坑缺陷也得到了有效抑制;采用纵向超声振动辅助铣磨时加工质量要优于沿进给方向超声振动辅助铣磨的加工效果。与普通铣磨相比,两种超声振动辅助铣磨均可有效降低表面粗糙度。各磨削要素对不同铣磨加工方式下C_f/SiC材料的表面粗糙度影响关系为:表面粗糙度随主轴转速增加而降低,随进给速度、磨削深度的增加而增加,随着超声振幅增大,表面粗糙度先减小后增大。研究表明,在优化的振幅下采用纵向超声振动辅助铣磨方式可以更大幅度地改善C_f/SiC复合材料的表面质量。该研究对难加工复合材料的高性能加工具有实际指导作用。     

SiCf/SiC复合材料超声辅助磨削试验研究

连续碳化硅纤维增强碳化硅基复合材料(SiC_f/SiC)具有密度低、模量高、强度高、耐高温和抗氧化等优点,在航空航天领域具有广阔的应用前景。针对SiC_f/SiC复合材料加工过程中易产生纤维断裂、翘曲和拔出等问题,采用电镀金刚石磨头对SiC_f/SiC复合材料进行超声辅助磨削试验研究,测量并对比超声辅助磨削与普通磨削在不同磨削参数下磨削力和磨削力比的变化,观察加工表面质量。结果表明：超声辅助磨削能显著降低SiC_f/SiC的磨削力比并提升表面质量,但当磨削速度不断增加时,超声辅助加工的效果减弱并趋于普通磨削。     

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。     

高体分SiC/Al复合材料微磨削表面粗糙度试验研究

SiC/Al复合材料是一种以铝为基体,碳化硅为增强颗粒的复合材料.由于材料的高硬度特性,导致已加工表面出现裂纹和磨损等现象,采用PCD刀具对SiC/A12024进行微磨削试验,基于响应曲面法,设计实验数据,根据试验结果,建立主轴转速、进给速度和切削深度的回归方程.通过响应曲面图,分析主轴转速、进给速度和切削深度交互作用...     

磨削纤维角对碳纤维复合材料磨削性能的影响

为了研究单向碳纤维复合材料在不同磨削纤维角(磨削方向与纤维取向之间的夹角)下表面的磨削特性和机理,通过一系列磨削实验,研究了磨削纤维角对磨削力、粗糙度和表面形貌的影响,并用扫描电镜(SEM)对磨削加工表面的特征进行了分析.结果表明:不同磨削纤维角下的磨削力遵循45°>90°>0°的顺序;表面粗糙度恰好与此相反,磨削纤维...     

颗粒增强铝基复合材料磨削加工表面质量与磨削力研究

使用电镀金刚石砂轮对颗粒增强铝基复合材料磨削加工的表面质量与磨削力进行研究.研究表明,已加工表面的结构较复杂,存在材料剥落形成的凹坑和金刚石磨粒切削留下的沟痕,增强颗粒存在破碎、脱落被压人加工表面情况.在实验条件下加工表面粗糙度Ra 0.23～0.858μm,加工表面残余应力为压应力,且在相同的加工条件下其数值有较大变化.磨削加工的法向磨削力大于切向磨削力,且磨削力随主轴转速增大而减小,随进给速度和磨削深度的增大而增大.     

SiCp/Al复合材料旋转超声辅助磨削的试验研究

铝基碳化硅颗粒增强复合材料(SiCp/Al)有许多优异的特性,但其加工非常困难,限制了该种材料在工程中的应用。旋转超声辅助磨削加工非常适合中、高体分SiCp/Al复合材料的加工。针对增强体体积分数45%、增强颗粒尺寸3μm、基体材料A12的SiCp/Al复合材料进行了实验研究,分析了加工表面形貌、表面粗糙度和切削力随切削参数的变化规律。实验结果表明,工件加工表面质量较高,表面粗糙度Ra值在0.131~0.340μm之间;切削过程平稳,轴向切削力Fz值在23.33~51.31N。     

复合材料的切削加工表面质量

从已加工表面几何特性，加工硬化和残余应力几方面探讨了复合材料的切削加工表面质量问题。研究结果表明，复合材料的已加工表面包含大量的加工所致缺陷，增强体的特性和取向分布，刀具条件是决定复合材料已加工表面形貌的主要因素；复合材料已加工表面硬度甚至低于加工材料，而皮下层材料通常发生显著的加工硬化；微观上复合材料切削变形区的应力状态很复杂，实践上，复合材料的已加工表面常残余压应力，或表面加工缺陷使大部分热应力和弹性恢复应力均被释放。     

磨削参数对陶瓷加工表面粗糙度影响的实验研究

介绍用正交实验法分析磨削反应烧结Si3N4陶瓷时，树脂结合剂金刚石砂轮磨削参数对表面粗糙度的影响。通过对砂轮粒度、砂轮速度、磨削深度、进给速度等四因素及各因素之间交互三水平实验的数据分析，找出了对表面粗糙度影响的一些规律，确定了降低表面粗糙度的磨削参数优化组合。该研究结果完善了单因素分析形成的影响规律，对生产领域有重要的指导意义。     

颗粒增强复合材料加工表面粗糙度及刀具设计

分析了颗粒增强金属基复合材料的加工表面形貌特点。通过切削试验 ,研究了切削用量和材料组织结构对SiCp/Al已加工表面粗糙度的影响 ,并根据切削表面成形机理及刀具磨损的特征 ,设计了具有引导光整作用的硬质合金刀具。试验结果表明 ,该刀具可显著降低加工表面粗糙度和提高刀具寿命     

金刚石磨头刀具磨铣加工对高体份SiCp/Al复合材料加工表面质量的影响

针对高体份SiCp／Al复合材料,采用佥刚石磨头刀具磨铣切削的加工方法,研究了高速磨铣加工中机床主轴转速、工件进给速度及背吃刀量对材料加工表面形貌损伤以及表面粗糙度的影响规律。研究表明,机床主轴转速的提高、工件进给速度的减小都能够减小材料表面形貌的损伤情况,改善加工表面粗糙度质量：背吃刀量的改变对材料表面形貌损伤以及表面粗糙度的影响不大。     

脆性材料磨削模式与表面粗糙度

对国内外有关脆性材料的磨削模式及表面粗糙度的研究进展进行了综述 ,为获得高质量的脆性材料产品、实施脆性材料的精密与超精密磨削提供有益的参考。     

C/SiC复合材料钻削工具载荷及磨损研究

采用HAM PCD焊刃麻花钻、KENNA CVD涂层麻花钻、金刚石套料钻(普通钻削与超声辅助钻削两种方法)三种工具对C/Si C复合材料进行了钻削试验,并对工具磨损情况、钻削力及扭矩进行了对比分析。结果表明:累计钻削深度lT=160mm后,套料钻普通钻削、超声辅助钻削磨损程度较轻,而HAM PCD焊刃麻花钻,KENNA CVD涂层麻花钻磨损严重。不同工具钻削加工时钻削力及扭矩随着工艺条件的变化呈现不同的变化趋势;采用套料钻加工时,与普通钻削相比,超声辅助钻削可有效降低钻削力及扭矩,最大降低幅度分别达到23%、56%。整体而言,套料钻超声辅助钻削加工时钻削力及扭矩较小、工具磨损较轻,是一种适合于C/Si C复合材料制孔的工艺方法。     

磨削参数对GH4169高温合金磨削表面特征影响研究

采用单因素试验法,使用不同特性的砂轮进行GH4169高温合金的外圆磨削试验,研究了单晶刚玉砂轮和CBN砂轮对GH4169高温合金磨削表面特征中表面粗糙度和表面形貌的影响,分析了各磨削工艺参数对表面粗糙度的影响规律,并分析了单晶刚玉砂轮和CBN砂轮切屑的形态,还检测了磨削加工的表面形貌。结果表明：采用粒度为80、中软级、陶瓷结合剂的单晶刚玉砂轮磨削GH4169高温合金时,其磨削表面粗糙度较小,表面特征较稳定;磨削进给运动轨迹构成了试件已加工表面形貌轮廓的主要特征。在工件速度为8~21.66m/min、砂轮速度为15~30m/s、径向进给量为0.005~0.02mm、纵向进给量为1.3~3.6mm/r范围内,可以保证表面粗糙度Ra在0.14μm以内。     

砂轮新模型对平面磨削表面粗糙度产生机理

探讨了在研究磨削表面粗糙度的过程中,能否在传统的以磨粒切削刃为研究对象的研究方法之外,建立一种新的研究途径的可能性.提出了平面磨削加工中,从宏观角度研究表面粗糙度影响因素的磨削模型,认为砂轮可以等效成若干个宽度为f的连续的小砂轮组成的砂轮组.提出在一定的磨削条件下,存在磨削参数对表面粗糙度影响的临界值.指出材料弹性模量在磨削加工中对表面粗糙度具有非常重要的影响.同时结合传统理论,进行了一系列的试验验证,得到了很好的吻合.认为在目前加工参数范围内,对Ra影响显著的因素是砂轮线速度、轴向进给量和砂轮的磨损.