单颗磨粒的平面磨削三维动态有限元仿真

将磨粒简化为圆锥形,利用Deform-3D软件,进行了单颗磨粒的平面磨削的三维动态有限元仿真。分析了砂轮与工件表面之间的摩擦系数相同而磨削速度不同时对磨削力产生的影响,以及磨削速度相同而摩擦系数不同时对磨削力产生的影响。结果表明：未变形磨屑厚度不变时,单位磨削力随着砂轮速度的增加而增大,在砂轮速度的低速区,单位磨削力增加较快,而在砂轮速度的高速区,单位磨削力增加得较慢;在磨削速度不变时,单颗磨粒的磨削力随着摩擦系数的增加而增加。     

纳米结构WC/12Co涂层精密磨削的磨削力研究

本文对金刚石砂轮平面磨削纳米结构WC／12Co涂层材料时得到的磨削力进行了试验研究，研究了涂层材料的磨削力与磨削工艺参数以及砂轮特性之间的关系。通过各项试验研究得出，用金刚石砂轮磨削纳米结构WC／12Co涂层时，磨削力与当量磨削厚度基本成一元线性关系，它随磨削深度、工件速度的增加而增加：当磨粒尺寸减小时。总磨削力增加，但单颗磨粒磨削力减小。材料以非弹性变形的材料去除方式为主。通过试验采集的数据，使用当量磨削厚度作为磨削基本参数建立了法向磨削力理论模型。     

CBN杯形砂轮端面磨削轧辊的磨削几何学分析

本文建立了CBN(立方氮化硼)杯形砂轮端面磨削轧辊的几何模型，从磨削几何学的角度研究了杯形砂轮端面磨削轧辊的磨削特性和输人参数对切人线长度和宽度的影响，分析了端面磨削外圆时的磨削接触弧的特点，结果表明，当切深较小时，砂轮与轧辊为点接触；已加工表面的粗糙度主要取决于砂轮外缘的磨粒密度；磨削效率的高低取决于砂轮内缘的磨粒密度；在磨削过程中，应根据其他参数的变化调节砂轮轴线与轧辊间的偏移量H；提高砂轮转速有利于磨削效率的改善。     

纵-扭超声磨削氧化锆陶瓷磨削力仿真分析

为揭示纵-扭超声振动对磨削氧化锆陶瓷磨削力的影响,分析纵-扭超声磨削（L-TUG）运动特性,利用ABAQUS开展单颗金刚石磨粒划擦氧化锆仿真模拟,并进行单磨粒磨削氧化锆试验验证。在此基础上,分析仿真条件下普通磨削（OG）与L-TUG材料表面应力的差异性;探讨磨削表征参数对L-TUG磨削力的影响规律。结果表明：OG与L-TUG磨削力仿真结果和试验结果吻合度较高,验证了仿真模拟的可行性;与OG相比,超声振动能够有效降低材料表面磨削应力;在相同表征参数下,整体上L-TUG轴向力始终大于法向力,且对轴向力与法向力的影响程度和变化趋势呈现不同的规律性。     

高速平磨氧化锆陶瓷磨削力模型的研究

根据磨粒突出高度符合瑞利分布的假设,建立关于单颗磨粒的最大未变形切削深度模型。考虑变摩擦及机床主轴振动的影响,以单颗磨粒为研究对象,把磨削力分为磨削变形力和摩擦力,引入主轴振动修正系数,结合单位面积内的磨粒数目,建立了单位宽度上磨削的总法向力和总切向力的磨削力理论模型。结果证明：切向、法向磨削力理论值与试验值平均相对误差分别为7.97%、8.19%,误差最大值不超过15%,模型存在较高的准确性。     

砂带磨削TC4磨削力数字建模及其预测

目的探索TC4砂带磨削的机理,优化表面加工质量。方法基于磨粒有序分布和等高性一致的假设,构建出单位面积磨粒的砂带几何模型,并建立了相应磨削的数值仿真模型,开展了模拟与实测接触轮在磨削过程中的弹性变形分析,建立了与印痕密切相关的砂带磨削力的预测模型,根据TC4的Johnson-Cook本构模型以及Johnson-Cook Sheiar Damage失效准则,模拟磨削区的热力特性。结果切向磨削力随着磨削深度的增加而增加,随砂带线速度的增加而逐渐减小,且切向磨削力随深度的变化趋势大于随砂带线速度的变化趋势。磨削温度随磨削深度和砂带线速度的增加而增加,且磨削温度随砂带线速度的变化趋势大于随深度的变化趋势。预测磨削力与实际实验值的误差在9%以内,通过对实验数据分析得到实验条件下的最优加工参数:砂带线速度5 m/s,进给速度1 m/min,磨削深度5?m。对陶瓷砂带磨削TC4进行了验证实验,预测值与实验值具有一致性。结论该方法建立的砂带磨削仿真模型和预测模型,可以较准确地预测砂带磨削TC4时的磨削力和磨削温度,为提高砂带磨削航发叶片表面质量的加工参数选择提供参考和指导。     

基于LS-DYNA的碗形砂轮端面磨削加工的三维仿真研究

利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对碗形砂轮端面磨削加工过程进行研究。建立了单颗磨粒磨削有限元模型和材料本构模型,仿真分析得到等效应力、等效应变的变化规律,以及砂轮线速度对磨削应力、磨削力强度的影响规律。为端面磨削加工机理的研究和磨削工艺参数优化,提供了高效的方法和理论依据。     

工程陶瓷圆弧成形磨削力预测与实验研究

圆弧成形磨削是难加工零件复杂型面的加工方法,对其磨削力的研究有利于改善工程陶瓷的表面质量。基于圆弧砂轮的结构特点及尺寸趋近思想对陶瓷材料圆弧成形磨削力进行预测。通过研究磨粒对工程陶瓷的去除机制,提出建立单颗磨粒滑擦、塑性及脆性去除磨削力模型。基于砂轮磨粒尺寸与分布差异,利用概率统计方法对磨削中不同去除方式的有效磨粒数进行探讨,进而实现圆弧成形磨削力理论模型的构建。最后通过磨削力实验对理论模型进行验证。结果表明：法向磨削力和切向磨削力理论值与实验值平均误差分别为8.793%和9.986%;磨削力随着磨削深度及进给速度的增加而增加,随着砂轮速度的增加而减小。     

TiBw网状增强钛基复合材料旋转超声磨削的磨削力模型

针对TiBw网状增强钛基复合材料加工时表面质量差、加工过程不平稳等问题,开展其旋转超声磨削的法向磨削力研究。分析旋转超声磨削中的磨粒运动规律,建立旋转超声磨削TiBw网状增强钛基复合材料的法向磨削力模型,并通过单因素磨削试验对模型进行验证。结果表明：在一定的主轴转速、进给速度、磨削深度及固定磨削宽度条件下,法向磨削力随主轴转速的增加而减小,随进给速度、磨削深度的增加而增大,且其磨削试验值与模型计算值的相对误差绝对值均在6%以内。模型很好地预测了TiBw网状增强钛基复合材料磨削时的法向磨削力,验证了预测模型的有效性。     

单颗金刚石磨粒磨削SiC的磨削力实验研究

选取两种不同锥度角的金刚石磨粒,分别用其对SiC陶瓷和单晶SiC进行了单颗磨粒磨削实验,检测了磨削过程中的磨削力大小,分析了磨削参数对磨削力的影响。实验结果表明:磨削力随着切削深度的增大而增大,随磨削速度的减小而增大;随着磨粒顶锥角的增大,磨削力明显增大;磨削单晶SiC(6H)的磨削力大于磨削SiC陶瓷的磨削力。     

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。     

Surface finish in robotic disk grinding

In spite of the various complexities, the ground surface during robotic grinding shows a definite and distinct surface texture. This paper presents a simple model for the surface finish produced during this process. The model is based on two simple assumptions. First is that though many grits remove material, the last grit that cuts largely in the ground surface determines the surface finish value. The second assumption is that the average shape of the active grit is spherical which generates a groove of parabolic cross section. The model is shown to be consistent with surface finish values measured experimentally during robotic rigid disk grinding and is able to predict the effect on surface finish to be expected when a given grinding variable is changed. It can be used for the purpose of process planning to improve the surface finish when desired.     

金刚石砂带超精密研磨细长脆硬材料的工艺参数研究

基于线性磁带开放协议的第三代磁头的关键部件之一是一种由复合脆硬材料组成的具有特殊外形轮廓的微小细长杆件,由于其长径比大,弯曲变形要求严,使得加工较为困难。本文用固着磨料研磨方法进行外形轮廓研磨,通过测量工件的直线度误差、材料去除率和表面粗糙度,研究研磨压力、速度、磨料粒度以及夹紧力等工艺参数对研磨质量和效率的影响。结果表明,当研磨压力为4.59kPa、速度80次/min、夹紧力9.8N、用粒径1μm的金刚石砂带时效果最优,同时表明工件变形随研磨压力及夹紧力的增大而增大。     

钎焊金刚石砂轮磨削石材中金刚石粒度对磨削力的影响研究

本文通过测量不同金刚石粒度的高频感应钎焊金刚石砂轮磨削花岗石过程中的磨削力，对砂轮所受的法向力和切向力进行了研究。对不同粒度条件下磨削深度、进给速度和砂轮线速度对磨削力的影响进行了分析。研究发现磨削力随砂轮线速度的增大而减小，随磨削深度和进给速度的增大而增大，磨削深度对磨削力的影响程度比进给速度大。小粒度金刚石磨削时，磨削三要素对磨削力的影响比大粒度金刚石磨削时大。     

切向超声振动辅助磨削几何参数分析

根据超声振动辅助磨削运动简图,分析了平面磨削时砂轮对工件的相对运动关系.建立了单颗磨粒的切削模型,给出了单颗磨粒相对工件的运动方程和切削速度方程,进而推导了单颗磨粒在磨削区内的振动次数及其在磨削区内的运动路径总长度、净磨削路径总长度的计算公式.分析表明:切向超声振动辅助磨削可以得到更短的切屑,更长的切削路径长度.     

钎焊金刚石铣磨刀具磨粒粒度尺寸与排布间距对CFRP磨削质量的影响

碳纤维增强复合材料（carbon fiber reinforced plastics,CFRP）由于其低层间结合力和各向异性导致其加工过程中易出现分层、毛刺、撕裂等加工缺陷和刀具耐用度低等问题。采用有序排布钎焊金刚石磨削刀具及"以磨代切"加工工艺能够有效减轻分层缺陷。为制备出适合CFRP磨边加工的钎焊金刚石刀具,本试验制备了不同磨粒排布间距与不同磨粒粒度尺寸的5种刀具,对比分析了刀具结构变化对CFRP磨边加工磨削力与加工表面质量的影响。试验结果表明:在一定范围内,在相同磨粒排布间距和加工参数下,随着磨粒粒度尺寸变大,磨削力变化很小,加工表面质量变差;在相同磨粒粒度尺寸与加工参数下,随着磨粒排布间距减小,磨削力先增大后减小,加工表面质量变好。      

单颗磨粒磨削钛合金TC4成屑过程仿真研究

采用有限元模拟技术对钛合金TC4材料的单颗磨粒磨屑形成过程进行了仿真研究.研究表明:钛合金TC4在单颗磨粒磨削过程中发生绝热剪切,形成锯齿状磨屑;磨削过程中单颗磨粒磨削力成周期变化;磨粒负前角增大,锯齿化程度加深;磨削速度提高,磨屑剪切带宽度减小;仿真分析得到的磨屑形态与实验结果相一致.     

Grinding characteristics in high speed grinding of engineering ceramics with brazed diamond wheels

An investigation was undertaken to explore the grinding characteristics and removal mechanisms in high speed grinding of three engineering ceramics—alumina, silicon nitride, and zirconia—by using brazed diamond wheels of two different grit sizes. The grinding forces and surface roughness were measured and the morphological features of ground workpiece surfaces were examined. The results indicate that material removal mechanisms are different for the three ceramics at high grinding speeds. For alumina, the removal is dominated by brittle fracture. For silicon nitride and zirconia, the ductile removal prevails in the grinding. For each of the three ceramics, grinding power per unit width is found to be nearly proportional to the rate of plowed surface area generated per unit time per unit width, indicating that the grinding energy expended is mainly associated with sliding and plowing.     

55钢CBN砂轮平面磨削的磨削力模型研究

本文建立了基于未变形磨屑厚度的磨削力计算模型。根据55号钢的CBN砂轮平面磨削实验,首先采用随机方向搜索法对切向力模型进行优化拟合,再根据拟合的参数对法向力模型进行优化,得出了CBN砂轮与工件之间的摩擦系数和磨粒顶锥角。分析了摩擦力在磨削力中所占比重的影响因素,结果表明:当切深不变时,随着vs/vw比值的增加,磨削力以及摩擦力在磨削力中所占的比重均下降,但当磨粒间距增加时,磨削力减小,而摩擦力在磨削力中所占比重增加。     

The effect of machine stiffness on grinding of silicon nitride

This study investigates the effect of machine stiffness on normal forces, actual depth of cut, and workpiece strength in grinding of silicon nitride. To obtain a grinding system with an adjustable stiffness, a compliant workholder is added to a precision grinder. Single-pass and multi-pass grinding experiments are conducted to evaluate the effect of machine stiffness. Cup-type diamond wheels of two different bond types and three grit sizes are used in the grinding experiments. Static and dynamic simulation is carried out to correlate grinding forces and actual depth of cut with machine stiffness. Since the simulation uses a time-domain model, it can accommodate non-linearities caused by the effect of machine stiffness on grinding forces and actual wheel depth of cut, workpiece regeneration, wheel wear, as well as wheel bond type and grit size effects, etc. Particularly, the model allows simulating grinding instability and the interference phenomenon due to residual material removal in multi-pass grinding. The study concludes that both simulation and experimental results have a good agreement.