低温冷风纳米粒子微量润滑磨削轴承钢试验研究

低温纳米粒子微量润滑（Nano-CMQL）是将低温冷风技术与纳米粒子润滑油两者有效结合起来的一种高效绿色新型磨削加工润滑方法。采用60目陶瓷结合剂的氧化铝砂轮对GCr15淬硬轴承钢进行磨削试验,比较了常温干式、浇注式、低温冷风微量润滑(CMQL)以及Nano-CMQL四种工况在不同磨削参数下的法向磨削力、比磨削能、磨削温度、工件表面轮廓及粗糙度,结果表明,在基础磨削液中加入粒径为40 nm的MoS2固体颗粒制备出的Nano-CMQL磨削液能够有效地减小磨削加工过程中的法向磨削力并降低磨削温度,尤其在高速、大磨深的磨削参数下,其磨削加工性能更加优良。     

加压内冷却砂轮的研制及磨削性能研究

针对高温合金材料在磨削加工过程中存在磨削烧伤问题,为避免气障效应并强化冷却液在磨削弧区的换热效果,提出采用加压式内冷却断续磨削方法。利用数值模拟方法和3D打印技术对砂轮基体、加压内冷却系统和密封结构等进行设计和验证,制备了用于平面磨削的加压内冷却开槽CBN砂轮。在相同的磨削加工参数条件下,使用加压内冷却方法与外部喷射冷却方法进行镍基高温合金磨削对比试验,分析了砂轮速度、磨削深度和工件进给速度等加工参数对磨削温度、加工表面粗糙度和表面形貌的影响规律,验证了加压内冷却断续磨削方法对磨削弧区的强化换热效果。结果表明：在相同试验参数条件下磨削镍基高温合金,加压内冷却法比外部喷射冷却法的换热效率更高,得到的磨削温度更低,表面粗糙度更小,加工表面更为光滑细腻。     

碳纤维增强复合材料低温冷风磨削试验研究

采用SD80N100B金刚石砂轮开展了单向碳纤维复合材料的低温冷风磨削与常温干式磨削的对比试验研究,探讨了低温冷风与磨削参数对碳纤维复合材料磨削性能的影响。采用扫描电镜与超景深电子显微镜观察了磨削后的表面形貌和亚表面损伤情况,并分析了表面粗糙度的影响规律。试验结果表明：与常温干式磨削相比,低温冷风磨削的磨削力增大,表面粗糙度减小;在低温冷风和常温干式两种磨削方式下,纵向90°磨削较其他磨削方向的磨削力更大,表面粗糙度更小。     

球墨铸铁纳米粒子射流微量润滑磨削性能的实验研究

主要对纳米粒子射流微量润滑磨削性能进行实验评价.采用K-P36数控平面磨床,选取干磨削、浇注式磨削、微量润滑磨削和纳米粒子射流微量润滑磨削4种工况条件,分别从磨削力、磨削G比率、磨削温度和表面粗糙度方面进行磨削性能评价,结果表明:纳米粒子射流微量润滑磨削改善了换热能力,与干磨削相比降低了将近150℃,干磨削得到的工件表面粗糙度Ra值为1.2μm,纳米粒子射流微量润滑磨削Ra值为0.58 μm,工件表面质量显著提高;在纳米粒子的润滑作用下,得到的磨削力较稳定,且比干磨削和微量润滑磨削得到的磨削力减小15％以上;纳米粒子射流微量润滑磨削G比率在4种工况中最高,值为33,干磨削仅为12,比其他工况增大约一倍,砂轮的磨损明显减小,延长砂轮使用寿命.     

自润滑金属结合剂CBN砂轮干式磨削特性分析

针对钛合金难磨削加工性,提出了自润滑金属结合剂砂轮,综合液相烧结与钎焊工艺制备了自润滑金属结合剂立方氮化硼(Cubic Boron Nitride,CBN)砂轮,分析了砂轮强度和微观组织,完成了自润滑CBN砂轮与碳化硅砂轮干式磨削钛合金的性能试验。通过砂轮磨损、工件表面形貌、金相显微组织和显微硬度等特性研究表明:自润滑CBN砂轮干式磨削钛合金切削性能明显优于绿色碳化硅砂轮,在vs=15m/s,vw=2m/min,ap=0.025mm磨削条件下,自润滑金属结合剂砂轮具有较好的磨削性能。     

玻璃周边的砂带磨削

介绍了一种用砂带磨削玻璃周边的方法,并对其机理进行了初步分析。在相同的磨削条件下,对破带磨削玻璃周边的磨削温度、磨屑形态和周边形貌与传统的砂轮磨削方式进行了对比试验与分析。最后介绍了一种自行设计的玻璃材料砂带磨边机的传动系统和应用。     

磨削温度场建模及热传递分析与实验验证

以磨削原理为基础,分别建立了干磨削、湿磨削和纳米粒子射流微量润滑磨削的温度场理论模型,分别对各种冷却条件下的温度场进行热量的传递分析。借鉴强化换热理论,分析了纳米粒子射流的导热特性,并对纳米粒子射流微量润滑磨削温度场能量的分配进行分析,理论推导出由砂轮/工件界面传入工件的能量比例系数及工件平均表面温度,用4种冷却方式进行磨削实验,分别通过红外热像仪和测力仪测得工件的表面温度和切向磨削力,并计算出传入工件的能量比例系数,证实浇注式磨削能量比例系数最低,其次为纳米粒子射流微量润滑磨削,分别为40.06%和46.47%。     

套圈滚道高效高精度切入磨削

在采用断续磨削砂轮对轴承套圈滚道进行切入磨削时，砂轮的径向磨损量可用一个函数式来表达。介绍了切入磨削的工作原理及滚道凸度的磨削方法．附图4幅，参考文献5篇。     

磨削加工冷却润滑现状及展望

分析了当前磨削加工领域冷却润滑现状:传统浇注式润滑磨削液用量大,经济性能及环保性能均不理想;干式磨削虽然解决了成本高及环境污染问题,但对砂轮及工件材料要求较高,限制了其在加工生产中的应用;微量润滑大大降低了磨削液的使用量,其润滑效果并没有降低,目前已被加工行业广泛应用。基于微量润滑冷却性能尚且不足的实际,纳米流体微量润滑成为当前研究热点。     

酚醛树脂影响金刚石砂轮磨削性能试验研究

为探究酚醛树脂性能对砂轮磨削性能的影响规律,采用三种不同类型酚醛树脂制作的金刚石砂轮,对硬质合金开展平面磨削试验,并对比分析试验中树脂机械强度、砂轮磨削比、磨削功率、表面形貌、工件表面质量。结果表明:树脂机械强度直接决定其韧性及对磨粒的把持能力,进而影响砂轮磨削性能;提高树脂耐热性和韧性可以增强树脂对磨削加工环境的适应能力,改善砂轮的耐磨性和持续锋利性;树脂原材料和磨削工艺不同,则砂轮磨削性能存在差异,应根据不同的应用条件选择最佳匹配的树脂制作砂轮。     

新型点磨削砂轮磨削参数对磨削温度影响研究

提出了一种带有粗磨区倾角θ的陶瓷结合剂CBN点磨削砂轮,这种新型砂轮具有磨除率高、加工精度好等优点。研究了磨削热产生与分配理论和红外测温原理。分别用不同θ角的砂轮在一系列磨削参数条件下磨削QT700材料的阶梯轴,用Thermovision A40M热像仪测量砂轮磨削工件时接触区的平均温度,得出了偏转角α、磨削深度ap、工件轴向进给速度vf和砂轮速度vs在磨削过程中对磨削温度的影响规律,并且比较了在同一组磨削参数下,三种不同θ角砂轮对磨削温度的影响情况。     

有机粘结固体润滑剂涂层砂轮磨削性能研究

采用有机粘结固体润滑剂（六方氮化硼和石墨）制备的涂层砂轮对钛合金进行了干磨削试验,研究了有机粘结固体润滑剂涂层砂轮在不同磨削工艺参数下对钛合金的磨削温度和工件表面质量的影响规律。试验结果表明,所制备的有机粘结固体润滑剂涂层砂轮干磨削钛合金工件时,磨削温度比无润滑剂涂层砂轮干磨削钛合金时下降11%~40%,工件表层显微组织未见明显变化。     

加压内冷却方法在高温合金磨削中的应用

针对镍基高温合金在磨削加工中大量磨削热的冷却问题,提出采用加压内冷却与断续磨削结合的冷却方法,实现磨削过程中充分冷却磨削弧区高温的目的。设计制备磨粒有序排布的加压内冷却砂轮,采用Fluent有限元软件建立砂轮磨削GH4169高温合金的温度场模型,模拟分析砂轮转速和冷却液压力对砂轮散热性能的影响。开展加压内冷却砂轮磨削GH4169实验研究,分别对磨削温度、表面粗糙度以及表面微观形貌进行对比和分析。结果表明：在相同的磨削参数条件下,相对外冷却方式,内冷却方式能获得更优良的加工表面质量,磨削温度和表面粗糙度均明显降低;在其他磨削参数相同时,冷却液压力越大,磨削温度越低且表面粗糙度越小,表面形貌更加规则、完整。     

切入磨削与纵向磨削的磨削力分析与比较

研究了同时包含切入磨削和纵向磨削的复杂外圆磨削过程。根据纵向磨削过程的特点,将砂轮等效成若干个小砂轮,在传统阶梯模型的基础上构建了砂轮磨损的抛物线模型。推导了基于两种模型的纵向磨削切向分力和切入磨削切向分力的比较公式,两切向分力的比值反映了切入磨削和纵向磨削转换时切向分力的变化情况,它主要与磨削系数、砂轮宽度和纵向进给速度有关。采用砂轮主轴功率信号分析磨削切向分力,通过实验验证了抛物线模型更符合实际情况的结论。研究结果为采用磨削力信号和功率信号研究复杂磨削过程的监控提供了参考依据。     

细粒度金刚石砂轮超精密磨削硅片的表面质量

为实现硅片高质量表面的超精密磨削，研究了5000目、8000目和30 000目金刚石砂轮磨削硅片的表面质量。利用数学模型预测了硅片磨削表面的粗糙度Ra并对预测结果进行了试验验证，分析了硅片磨削表面的形貌特征；通过磨床主轴电机的电流变化对比分析了5000目、8000目和30 000目砂轮磨削过程中的磨削力变化趋势。研究结果表明：8000目砂轮磨削后的单晶硅表面粗糙度Ra小于10 nm,亚表面损伤深度小于150 nm,磨削过程中的磨削力稳定，磨削质量优于5000目砂轮，磨削过程的稳定性优于30 000目砂轮。     

感应钎焊温度对立方氮化硼砂轮磨削性能的影响

利用超高频感应钎焊在不同钎焊温度条件下制备立方氮化硼(CBN)砂轮,采用扫描电子电镜（SEM）和能量分散谱仪（EDS）对磨粒表面新生化合物进行观察与分析,并通过与电镀CBN砂轮进行比较,对感应钎焊CBN砂轮的磨削性能进行评价。结果表明：CBN磨粒界面新生化合物主要组成元素有N、B、Ti三种,活性元素Ti发生扩散并与N和B发生化合反应;当感应钎焊温度为940℃时,磨粒表面生成物致密覆盖在表面,且所制备的CBN钎焊砂轮的磨削力和磨削比能较小。在相同磨削用量下,对电镀CBN砂轮和感应钎焊CBN砂轮的磨损形式进行对比分析发现,电镀CBN砂轮的磨损形式为黏附磨损,钎焊CBN砂轮的磨损形式为破碎磨损。     

超硬磨料砂轮的激光修锐技术研究

激光修整超硬磨料砂轮的原理,利用Ｎｄ：ＹＡＧ固体脉冲激光器进行激光修锐青铜结合剂和树脂结合剂硬磨料砂轮的试验,用扫描电镜观察了激光修锐前后砂轮表面的微观表貌,对激光作用下砂轮表面不同结合剂材料的去除机理进行了分析,通过磨削陶瓷试验,研究激光修锐的金刚石砂轮的磨削性能,并与普通砂轮磨削肖修锐的金刚石砂轮进行对比。结果表明,采用试验所确定的激光参数可选择性地去除砂轮表面的结合剂材料,而不损伤超硬磨粒,     

垂直式超硬砂轮圆弧修整器设计与砂轮修整

针对圆弧形超硬砂轮修整难度大、修整精度低的问题,对树脂结合剂圆弧形金刚石砂轮进行了精密修整研究。设计制造了一种垂直式超硬砂轮圆弧修整器,通过修整试验研究了不同粒度的圆弧形砂轮在修整前后表面粗糙度、弧形精度、圆度、表面形貌的变化情况。砂轮修整前后对氮化硅陶瓷轴承套圈沟道进行了磨削,并测量了磨削后的轴承套圈沟形精度。研究结果表明：相比修整前,修整后砂轮表面粗糙度平均值由1.731 8 μm减小至0.772 4 μm,减小了55.4%;弧形精度平均值由33.604 7 μm减小至8.527 6 μm,减小了74.6%,修整后4个砂轮的弧形精度更加稳定,且随着砂轮粒度的减小,弧形精度略有减小趋势;砂轮圆度平均值由43.721 μm减小至18.002 μm,减小了58.8%,修整使大量新的磨粒露出。所设计的垂直式超硬砂轮圆弧形修整器可对圆弧砂轮进行精密修整,可改善圆弧形砂轮的弧形精度及圆度,修整后砂轮磨削的轴承套圈沟形精度得到了大幅提高。     

应用环形磁场控制的微粉砂轮制备及其磨削性能

在超精密磨削中,金刚石微粉砂轮的磨粒分布均匀性对提高磨削表面质量至关重要,为了使微粉磨粒规则排布,提出了一种采用环形磁场控制磨粒规则排布的砂轮制备方法,制备了多种金刚石微粉砂轮,使用磁场控制制备的微粉砂轮对硬质合金YG8进行了平面及非球面磨削试验。结果表明:应用环形磁场控制可使金刚石微粉砂轮的磨粒实现规则排布,极大改善砂轮加工性能,利用环形磁控方法制备的砂轮可获得最佳表面粗糙度Ra3 nm、最佳面形精度PV318 nm的光滑镜面。