弹性磨具磨抛SKD-11钢工艺参数优化研究

在超精磨抛加工中,主要通过材料的微量去除来达到表面光洁的目的。为提高弹性磨抛SKD-11的表面加工效率和磨抛效果,获得弹性磨具磨抛SKD-11钢工件曲面最佳工艺参数组合,首先采用尺寸为?18×55mm的钢试样进行柔性磨抛单因素优选法与正交实验深入分析磨具直径、磨抛深度等磨抛过程参量对表面质量的影响,并利用Fluent模拟切削区流场,通过使用高速射流进一步提高表面质量。实验结果表明:当球头磨具直径为D=50mm,磨抛深度t=0.3mm,进给速度V=10mm/min,射流速度v=19m/s时,试样表面粗糙度Ra为0.056μm,有效的提高了SKD-11钢材表面质量,为SKD-11钢零件的光整加工提供了重要的理论依据。     

基于弹性基体磨具的3D打印高温合金叶片磨抛试验

目的 验证弹性基体磨具自适应磨削抛光加工增材制造镍基高温合金叶片的工艺可行性。方法 以硅橡胶基体磨具弹性磨抛技术为基础,建立弹性磨具与叶片接触的有限元模型,分析磨具与工件接触区域内应力和材料去除分布。以有限元分析结果为指导,研究磨具接触变形和材料去除对轨迹规划的影响,确定合理的轨迹步长和间距,并通过控制工件位姿角的变化,保证在磨抛过程中磨具与工件的接触状态不变。以GH4169镍基合金叶片为加工对象,采用硅橡胶弹性固结磨料磨具在小型四轴加工平台上进行磨抛试验。结果 仿真结果表明,弹性磨具与曲面工件之间的接触区域为椭圆形,应力和材料去除分布都由椭圆心到周围逐渐减小;当弹性磨具的压缩量为3 mm时,基于弹性接触有限元分析结果确定的最优轨迹间距为9 mm。试验结果表明,采用自适应磨抛轨迹抛光后,叶片表面无明显划痕和抛光纹理,表面粗糙度Ra由开始的1.846μm降至0.182μm,标准差由0.108μm降至0.026μm,材料去除率为3.432×10⁹μm³/min。结论 硅橡胶弹性固结磨料磨具可用于GH4169镍基合金叶片的超精密磨抛,基于弹性磨具接...     

弹性磨具磨抛M300曲面多目标磨削参数研究

目的通过M300模具钢曲面磨抛加工实验研究,解决传统抛光工艺效率低下等问题。方法采用弹性球头磨具对M300钢进行了曲面抛光加工,设计单因素实验和正交实验,研究主轴转速、磨具粒度、进给速度、切削深度等主要工艺参数对表面粗糙度与材料去除率的作用。使用Hilbert路径走刀方式进行加工,可均匀遍历整个待抛曲面,利用五轴加工中心作为试验平台,电子分析天平、三维表面形貌仪作为检测仪器,得到优化的工艺参数和优选区间。结果在9组选取的磨抛参数中,能够获得较为理想的表面粗糙度(0.078μm),材料去除率和磨耗比分别为2.152 mm3/min、0.07。对表面粗糙度影响较大的因素为切深,对材料去除率影响较大的因素为切深和进给速度。对于多目标优化,切深、主轴转速、进给速度、磨具粒度的影响程度逐次降低。优化后的工艺参数组合为:球头磨具320#,主轴转速4500 r/min,切深0.4 mm,进给速度80mm/s。结论采用弹性球头磨具磨抛可提高M300模具钢的材料去除率,改进加工表面质量,进而提高加工效率。     

瓷质玻化砖磨势加工磨具及加工工艺研究

研究了用于手扶磨机磨抛瓷质玻化砖的磨具。磨抛试验,分析了粗磨和抛光前加工质量,精磨和抛光磨具等对抛光质量,磨削效率和磨具磨损的影响。     

瓷质玻化砖磨抛加工磨具及加工工艺研究

研究了用于手扶磨机磨抛瓷质玻化砖的磨具。通过磨抛试验,分析了粗磨和抛光前加工质量、精磨和抛光磨具等对抛光质量、磨削效率和磨具磨损的影响。     

基于随机过程的钎焊金刚石磨抛盘磨损可靠性

为实现高强度钢表面高效磨抛加工,设计一种钎焊金刚石磨抛盘,给出基体的结构,并对摩擦和热相互作用下磨具磨损可靠性进行了预测。首先,通过磨抛轨迹和接触区域特征建立钎焊金刚石磨抛盘材料去除函数模型;然后,在传统的磨损分析模型中引入白噪声代表磨抛过程的动态和随机因素,应用维纳过程理论和极限状态方程,建立了钎焊金刚石磨具磨粒磨损的动态可靠性模型,并给出了模型中重要统计特征参数的估计方法;最后,以钎焊金刚石磨抛盘磨抛AH32碳素钢为例进行了磨粒磨损可靠度和寿命特征的具体计算。结果表明,连续磨抛下磨抛盘的平均寿命达到15 h以上,可靠度曲线先缓慢下降后剧烈下降再缓慢下降;旋转速度、进给速度、磨削深度、磨料粒度等工艺参数对磨具的寿命有着重要影响,钎焊金刚石磨抛盘的可靠度与旋转速度、进给速度和磨削深度的乘积呈正比关系。该研究可为先进焊接磨具的定量寿命评估和强度优化设计提供了理论基础。     

基于环境模型优化的机器人磨抛阻抗控制

对比传统加工机床,机器人的刚度与定位精度较低,为提高机器人辅助磨削的加工质量,需要控制其加工过程中的接触压力。基于球形弹性磨具磨削时的接触特性,以磨具的下压量为自变量,磨具与工件的接触压力为因变量进行有限元仿真,对下压量-接触压力仿真结果进行曲线拟合,并通过接触实验验证其准确性,以此建立基于环境模型修正的阻抗力学控制模型,从而进行自由曲面力控实验。结果表明:建立的基于环境模型修正的阻抗控制方法能有效改善球形弹性磨具的力控性能,自由曲面力控精度达到±0.5 N,且可为球形弹性磨具复杂曲面的磨削加工提供稳定的磨削压力。      

弹性基体软固结磨料磨具的材料去除机理

基于弹性磨具的磨抛工艺为硬脆材料超精密加工效率与加工质量的兼顾平衡提供了新的解决思路,但其磨抛过程的材料去除机理尚未明确。为研究弹性磨抛过程中的材料去除行为,以硅橡胶作为磨具基体材料,混合微米级金刚石磨料制备弹性基体软固结磨料磨具,利用有限元仿真分析方法研究弹性基体软固结磨粒的受力状态,结合接触力学与运动学分析建立考虑单颗磨粒磨损行为与有效磨粒数量的材料去除模型,通过石英玻璃试件的弹性磨抛加工试验验证预测模型的准确性。结果表明：石英玻璃试件的材料去除率随着磨抛压力、主轴转速、磨具偏角的增大而显著增加,而磨料粒径对其影响程度较小;当工艺参数组合为磨料粒径100μm、磨抛压力7 N、主轴转速1 500 r/min、磨具偏角20°时,经60 min磨抛后,工件已加工表面粗糙度由1.069μm降至0.089μm,材料去除率为8.893×10⁸μm³/min;该试验条件下,建立的材料去除模型预测准确度相比Preston经典模型提高36.7%。研究成果可为实现硬脆材料的确定性材料去除提供技术支持和理论依据。     

聚晶金刚石微细球头铣刀刃磨工艺参数优化

针对直径为0.5 mm的聚晶金刚石(PCD)微细球头铣刀刃磨质量控制问题,基于六轴数控刀具磨床几何运动原理,建立PCD微细球头铣刀的砂轮刃磨运动数学模型,开展PCD刀具精密刃磨正交试验,研究刃磨工艺参数对主轴负载率、刀具前刀面表面粗糙度、刀具刃口钝圆半径的影响规律。结果表明:磨削速度对主轴负载率以及刀具前刀面表面粗糙度的影响最为显著,提高磨削速度有利于获得较好的刀面质量;磨削深度对刃口钝圆半径的影响最为显著,减小磨削深度有利于获得锋利的刃口形状。通过合理选择刃磨工艺,PCD微细铣刀直径误差小于4.0 μm,刀具钝圆半径为4.5 μm,刀具角度误差小于1°,无明显刃磨损伤缺陷。      

机器人恒力磨抛材料去除研究

针对传统机器人-砂带磨抛工件时材料去除量难以定量控制的问题,结合Preston磨削经验公式与赫兹弹性接触理论,将法向磨抛力、砂带速度、工件进给速度3个工艺参数作为变量,建立机器人恒力磨抛的材料去除深度模型;然后进行硬件选型,搭建机器人恒力磨抛实验平台;最后以上述3个工艺参数为变量设计了机器人恒力磨抛单因素实验,实验结果...     

应用弹性砂轮对铝合金镜面磨削工艺研究

目的解决铝合金手机外壳传统抛光工艺中存在的抛光效率低等问题。方法采用聚氨酯弹性砂轮对6061铝合金进行了磨削加工,使用正交试验研究了磨料粒度、进给速度、切削深度、砂轮线速度对加工表面粗糙度及材料去除率的影响。试验中使用折线走刀方式进行加工,可减轻磨料分布不均带来的影响。使用白光干涉仪测量了加工后表面的粗糙度,通过计算单位时间内工件的质量变化得出了去除率,并通过对结果的综合优化得出了最优工艺参数。结果在选取的16组磨削工艺参数中,可获得的最低表面粗糙度为44.87 nm,最大去除率为0.329 g/min。对表面粗糙度影响最大的因素为磨料粒度,影响最小的因素为进给速度;对材料去除率影响最大的因素为切削深度,影响最小的为进给速度。经过综合优化,最佳工艺参数组合为:砂轮600#,转速2000 r/min,切削深度0.04 mm,进给速度20 mm/min。结论弹性聚氨酯砂轮应用于铝合金磨削可提高加工表面质量,可简化工艺流程,节省备料和安装调整时间,从而提高效率。     

双粗糙表面磨削过程微凸体曲率半径的影响分析

目的通过建立双粗糙表面磨削模型,获得微凸体曲率半径对材料磨损的影响大小。方法选取磨具上微凸体与工件上不同变化曲率的微凸体分别建立滑动磨削模型I和模型II,考虑了磨削过程中材料的弹性/塑性变形及其断裂失效,运用有限元方法分析探讨滑动过程相嵌微凸体的应变变化以及磨屑脱离情况。结果磨削滑动过程中,在同等接触干涉量δ=1.30μm条件下,接触角较小的微凸体接触对(θ_1≈19.4°)其上微凸体发生磨损断裂,而接触角较大的微凸体接触对(θ_2≈25.5°)其下微凸体发生磨损断裂。磨损微凸体最大的等效塑性应变量发生在次表层的1.5~2.0μm处。结论双粗糙表面磨削过程中,在其他影响因素相同的情况下,曲率半径较小的微凸体更易形成磨屑。磨损微凸体最大的等效塑性应变量发生在次表层的某一深度处,随着塑性变形的增大,应力三轴度减小,导致材料表层下微观裂纹的萌生形成磨屑。     

面向工程陶瓷的单颗金刚石磨粒划擦磨损规律

为了研究工程陶瓷平面磨削中金刚石砂轮的磨粒磨损规律,制备圆锥形单颗粒金刚石磨具模拟实际磨粒切削刃。以金刚石磨粒的尖端圆弧半径表征磨粒切削刃锋利程度与磨削能力,并用圆弧半径的磨损规律等效描述切削刃磨损特性。采用基于扫描电镜与数据拟合的技术测量单颗磨粒金刚石尖端圆弧半径。运用单因素试验及正交试验分析了金刚石颗粒尖端形状、材料种类与加工参数对磨粒磨损规律的影响。实验结果表明,当顶锥角2θ为120°、磨削深度ap0.01 mm时,金刚石磨粒具有较高划擦寿命。各因素的影响主次顺序为:顶锥角>磨削深度>工作台速度。本研究为金刚石砂轮磨粒规格和磨削用量的选取提供了重要参考。     

基于机器人平台的固结磨料工具抛光叶片路径规划

将6R机器人与固结磨料抛光技术相结合,建立基于机器人的固结磨料磨头抛光系统;应用弦高误差法与改进的等残留高度法规划发动机叶片抛光路径,基于UG二次开发实现路径规划算法,并提取刀位点数据;结合机器人运动学逆解算法与抛光工艺参数实现其抛光路径离线编程,并在机器人固结磨料磨头恒压抛光试验平台上进行叶片抛光试验验证。试验结果表明:叶片表面平均粗糙度R_a为0.240 μm,粗糙度标准差为0.039 μm,抛光压力误差为±0.7 N。机器人固结磨料磨头抛光叶片获得的表面质量一致性较好。      

钎焊CBN砂轮与陶瓷CBN砂轮磨削粉末冶金高温合金的加工性能对比研究

采用钎焊CBN砂轮和陶瓷CBN砂轮进行FGH96粉末冶金高温合金磨削对比试验,从磨削力与温度、表面粗糙度以及砂轮磨损等方面对CBN砂轮磨削性能进行评价.结果表明:钎焊CBN砂轮磨削力接近或低于陶瓷CBN砂轮的;在较低进给速度下(≤360 mm/min),钎焊CBN砂轮磨削温度与陶瓷CBN砂轮的相近,在较高进给速度下(≥...     

基于正交试验的PCD材料磨除率和磨耗比的研究

通过金刚石砂轮刃磨聚晶金刚石(PCD)材料的正交试验,对各刃磨工艺参数包括砂轮的速度v、工作台调定压力Fa、进给量f对刃磨时磨除率Q和磨耗比G的影响,做了系统的研究,并通过回归分析得出了磨除率和磨耗比的回归方程.试验结果表明,进给量是对磨除率和磨耗比影响最大的因素,且随着进给量的增大,磨除率和磨耗比都呈明显增大的趋势,而砂轮的速度和工作台调定压力对磨除率及磨耗比的影响均不显著.     

SiCp/Al复合材料超声振动研磨工艺研究

针对SiCp/Al材料传统研磨方法加工困难,研磨工具磨损快,加工后难以获得高质量表面等问题,采用超声振动研磨加工方法可以显著改善其加工效果。通过对单磨粒的超声振动轨迹进行分析,得出其运动轨迹为空间椭圆形,可实现磨粒与工件间歇性的接触加工;采用树脂结合剂金刚石磨头对SiC体积分数为40%的SiCp/Al材料进行超声振动研磨加工试验,在不同的主轴转速n、进给速度v和研磨深度a_p以及磨料粒度d下,利用单因素试验法对工件进行研磨,检测加工后工件表面粗糙度,得出各工艺参数对工件表面粗糙度S_a值的影响规律。结果表明:超声振动研磨后的工件表面粗糙度S_a值相较于普通研磨后的79 nm下降为45 nm;超声振动研磨后工件表面粗糙度随n的增大先减小后增大,转速为1 800 r/min时,粗糙度值最小;工件表面粗糙度随v和a_p的增大而增大,随着d的减小而减小。并得出试验参数内的最优参数组合为:n=1 800 r/min,v=5 mm/min,a_p=1 μm,d=4.5 μm。      

磨具组成成份对花岗岩抛光效果的影响

研究了酚醛树脂、磨料成份和填充剂含量等对花岗岩抛光光泽度和磨削比的影响,指出软抛光磨料在抛光过程中可起到较好的微切削作用,存在一个使光泽度和耐磨性最佳的酚醛树脂和气孔填充剂含量值。     

小直径磨棒磨削加工TiC颗粒增强钢基复合材料GT35

为探究TiC颗粒增强钢基复合材料GT35合理的加工参数和冷却润滑条件,研究其对切削力、表面质量及刀具磨损的影响规律,采用小直径磨棒以侧面磨削方式开展试验。结果表明：干磨削会引起磨棒烧伤,极压磨削油的润滑效果优于水基合成磨削液的;磨棒在极压磨削油润滑下,磨削工件12 min后进入稳定磨损状态,其主要磨损形式为磨粒破碎、磨粒磨耗和磨粒脱落;主轴转速对切削力的影响大于进给速度的,且转速越高,切削力越小;工件表面粗糙度主要与磨棒磨粒出露高度的平整度有关,受加工参数的影响较小。用小直径磨棒磨削加工GT35材料时,应选择极压磨削油润滑,高主轴转速、中速进给的加工方式,以获得良好的刀具寿命、工件加工表面质量及适当的加工效率。     

Micro-scale Abrasion and Medium Load Multiple Scratch Tests of PVD Coatings

THIN film coatings such as titanium nitride(TiN)orDiamond Like Carbon(DLC)are commonly used toprovide wear resistance to tools and mechanicalcomponents.Many tests have been developed to assesstheir characteristics;these tests can determine thehardness,the adhesion and the wear resistance of thecoatings;they can be performed as part of a QualityControl(QC)procedure or as a way of investigating thecoatings properties.As wear by abrasion is an important cause of wearproblems in industry and…