不锈钢超高速磨削试验研究

为避免不锈钢磨削中发生砂轮堵塞,减轻磨削烧伤的程度,提高加工效率,优化加工工艺,对不锈钢进行超高速磨削试验研究。在高速/超高速磨削条件下,研究了不同砂轮线速度、工件进给速度和进给量对不锈钢磨削的磨削力、表面粗糙度和表面形貌的影响作用,并检测了不同工况下的砂轮表面状态。研究结果表明,不锈钢在超高速磨削状态下,选择合理的工作台速度和磨削深度能有效提高加工效率,同时又能保证磨削质量。

     

磨削参数对合金材料加工过程中磨削力及表面粗糙度的影响

针对合金材料磨削加工中磨削参数对磨削力和加工表面粗糙度的影响,以轴承合金材料为例,设计了GCr15和42CrMo两种高碳铬轴承材料的平面磨削试验。采用白刚玉砂轮完成三因素四水平正交试验,使用切削力测量系统、三维轮廓仪和超景深三维显微系统进行磨削力和表面粗糙度的数据采集,用于后续分析磨削力和表面粗糙度受磨削参数的影响规律。对试验设备采集数据进行均值分析发现：磨削参数对于磨削加工过程中产生的磨削力和表面质量的影响程度分别是磨削深度>砂轮转速>进给速度。本文研究结果对实际磨削加工的磨削参数优化有一定指导意义。     

碳化钨HVOF涂层高速磨削工艺参数优化试验研究

针对碳化钨涂层加工过程中钴易析出的难题,基于加工前后涂层表面Co/Cr比值的变化,提出了碳化钨涂层专用磨削液优选的新方法,并通过试验验证了其效果;在此基础上,研究了不同砂轮参数对磨削过程的影响规律,进而开展了磨削正交试验,探究了磨削工艺参数对磨削力及表面粗糙度的影响权重。结果表明:1)分别就3种不同磨削液进行析出对比试验,试验优选出磨削液I(型号为HOCUT 795)对钴析出的抑制效果最佳; 2)砂轮粒度对于磨削过程影响最为显著,粒度越大,表面粗糙度越小,与陶瓷结合剂相比,树脂结合剂砂轮能获得更好的磨削表面质量; 3)在对磨削力以及表面粗糙度的正交试验中,磨削深度对于磨削力的影响权重最大,砂轮线速度对表面粗糙度的影响权重最大。     

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。     

碳纤维增强树脂基复合材料加工表面粗糙度对疲劳性能的影响

采用磨削和铣削(顺铣、逆铣)加工工艺获得不同表面粗糙度Sa的碳纤维增强树脂基(CFRP)复合材料试样并进行拉-拉疲劳试验,基于刚度退化模型分析了加工表面粗糙度对疲劳性能的影响.结果表明:磨削、顺铣和逆铣试样的Sa分别为1.2,3.2,5.9μm;磨削试样0°纤维铺层表面纤维缺失,存在空隙,铣削试样在45°纤维铺层表面存...     

8620H高性能齿轮钢磨削加工表面完整性研究

8620H合金钢具有较高的硬度、耐磨性及良好的韧性等特性,被广泛应用于齿轮制造。使用平面磨头端磨8620H齿轮钢,通过单因素试验分析了不同磨削参数对8620H齿轮钢表面完整性的影响。研究表明：随着磨头转速的提高,磨削力降低,工件表面划痕减小,粗糙度降低;随着磨削深度的增加,磨削力及工件表面粗糙度增大;随着进给速度增大,磨削力增大,表面粗糙度降低。在不同磨削工艺参数下,8620H齿轮钢磨削加工后表面产生加工硬化,形成约40～60μm的硬化层。     

超音速火焰喷涂WC涂层超高速磨削试验研究

针对超音速火焰喷涂碳化钨涂层存在的加工困难,研究了不同砂轮线速度对涂层磨削力、表面粗糙度及表面微观形貌的影响,试验结果表明,随着砂轮线速度的大幅度提高,涂层磨削力、表面粗糙度值都能得到明显的减小;通过观察磨削表面的微观形貌发现,在超高速磨削条件下,涂层材料的去除方式更多的以塑性去除为主.     

复合材料辊磨削加工仿真和试验研究

复合材料辊是用于冷轧生产线平整环节去除板材表面油液和杂质的挤油辊,本工作通过ABAQUS软件对单颗粒磨粒磨削复合材料辊进行仿真,分别得出了主要磨削参数对磨削力和磨削温度的影响,并通过正交极差分析法综合得出了磨削参数对两者的影响程度.结合有限元分析的结果,进行了复合材料辊表面磨削试验,试验表明,选用有限元分析初选的磨削工艺,可以极大的改善复合材料辊表面粗糙度,表面粗糙度从约8降低至3.213,说明了使用白刚玉砂轮对复合材料辊干磨削是可行的,能得到良好表面粗糙度的辊面.并通过SEM扫描电镜对磨削前后的辊面进行了对比分析,得出了不同磨削参数的表面纤维状态,发现表面纤维状态在磨削参数为加工后纤维质量更好,表面存在的烧灼点和残留的纤维杂质更少.     

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。     

陶瓷结合剂CBN砂轮磨削GH4169高温合金的磨削加工性与磨削表面完整性

本文对ＣＢＮ砂轮磨削ＧＨ４１６９高温合金的磨削加工性和磨削表面完整性进行了系统研究。研究了ＣＢＮＳ轮磨削ＧＨ４１６９高温合金时磨削参数对磨削力、磨削温度和磨削比的影响规律；在正交试验和显著性分析的基础上．建立了磨削力和磨削温度的经验公式。在ＣＢＮ砂轮磨削ＧＨ４１６９高温合金磨削表面完整性的试验研究中，对磨削表面粗糙度、磨削表面硬化及磨削表面残余应力进行了研究．建立了表面完整性指标与磨削参数之间的关系。并根据正交试验建立了磨削表面粗糙度的经验公式。     

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。     

水介质下打磨磨痕对钢轨疲劳损伤的影响

采用棕刚玉砂纸在钢轨试样表面处理得到不同角度打磨磨痕,利用MMS-2A轮轨摩擦磨损试验机研究了水介质下不同角度打磨磨痕对钢轨疲劳裂纹扩展的影响。结果表明：水介质条件下打磨磨痕与运行方向夹角在0°～45°范围内时,钢轨表面粗糙度略高,高于夹角为70°、90°打磨磨痕区域表面粗糙度;相比没有打磨磨痕的光滑区域,0°～45°打磨磨痕将加速钢轨接触疲劳裂纹的扩展,20°磨痕区域的裂纹扩展尤为严重,出现了许多分支裂纹;而70°、90°的打磨磨痕一定程度上会减缓疲劳裂纹的生长,90°打磨磨痕区域基本只存在表层裂纹;打磨磨痕角度由0°向90°增大时,裂纹扩展深度先变大后变小,而裂纹扩展角度呈现出逐渐减小的趋势。     

强化研磨加工中喷射角度对GCr15轴承钢板塑性变形的影响

利用ABAQUS有限元仿真软件研究不同喷射角度强化研磨加工GCr15轴承钢板过程的塑性变形,得到不同喷射角度与等效塑性应变沿真实路径距离的关系,并通过拉伸试验进行验证。喷射角度为90°的强化研磨加工伸长率为1.4%,相比未经过强化研磨加工的伸长率数值缩减了2.0%。断口收缩率由空白组的4.9%降低到喷射角为90°的2.2%。结合仿真和试验可知,强化研磨加工中喷射角度越大,塑性变形能力越低,材料加工越难。     

刀刃角与岩石节理倾角对盘型滚刀破岩效率的影响

为了研究节理倾角与刀刃角对滚刀破岩效率的影响,运用ABAQUS有限元分析软件,采用Druker-Prager弹塑性本构模型模拟岩石材料,使用不同刀刃角的滚刀对不同节理倾角的岩石进行滚切加工,并结合破岩比能理论研究破岩效率,以破岩比能最小为依据确定不同节理倾角下的最优刀刃角。研究结果表明:不论倾角如何,节理层处的岩石破碎效果优于其他地方的破碎效果;在节理倾角为0°和30°时,滚刀的破岩比能呈波动的趋势,而且最优刀刃角为60°;在节理倾角为60°时,最优刀刃角为45°~50°;在节理倾角为90°时,最优刀刃角为40°~45°;随着节理倾角的增加,最优刀刃角呈不断减小趋势。该研究结果可为不同地质条件下盾构施工时的刀具选型提供一定的理论依据。     

新型点磨削砂轮磨削力模型及试验研究

点磨削砂轮轴线与工件轴线之间存在倾斜角α,磨削过程中磨粒的运动轨迹改变,点磨削力及理论模型也随之变化。以传统磨削力理论为基础,利用点磨削模型的转换,建立点磨削力理论模型,通过试验验证理论模型的正确性。试验结果表明:模型的计算值与试验结果的趋势一致,数值相近。点磨削力模型为实际加工提供一种辅助和验证方法。同时提出一种带有粗磨区倾角θ的新型点磨削砂轮,在点磨削力模型的基础上,做了进一步研究,建立新型砂轮的磨削力分配模型。通过点磨削试验对该模型进行试验验证,用不同θ角的砂轮在一系列磨削参数条件下磨削阶梯轴。试验表明:模型分析结果与试验结果一致,在相同磨削参数下,带有粗磨区倾角θ的新型点磨削砂轮的磨削力要小于θ=0°的传统点磨削砂轮磨削力,磨削力随着θ角的增大而减小。此外,还可以得出磨削参数倾斜角α、磨削深度ap和砂轮速度vs对点磨削力的影响规律。     

Optimal designing of multiple deferred state sampling plan for assuring percentile life under Weibull distribution

Continuous carbon fiber reinforced silicon carbide ceramic matrix composites (C/SiC) are promising materials in aerospace and space optical fields due to their excellent properties. However, poor machining quality resulted from surface/subsurface breakage is hard to meet precision requirements of some components. With an objective to study surface/subsurface breakage formation mechanism and improve machining quality of C/SiC composites, ultrasonic assisted grinding (UAG) and conventional grinding (CG) tests with a defined diamond grain distribution brazed grinding wheel were conducted. The surface/subsurface breakage types and formation mechanism were studied by comparative analysis of grinding force, micro-morphology of grinding surface/subsurface, and ground surface roughness. The results showed that main breakage types of different angle fibers in ground surface were lamellar brittle fracture and pit group originating from fracture and pullout of fibers, while breakage types of different angles fibers in ground surface were brittle fracture. Compared to CG, these breakages were reduced by UAG in varying degrees because it can reduce grinding force that determined fiber breakage. Consequently, because of the lower fiber breakages, the ground surface roughness Sa obtained by UAG was lower than CG and the maximum reduction was 12%.     

快速点磨削变量角度对表面粗糙度影响机理研究

基于点磨削周边接触宽度和点磨削表面粗糙度的数学模型,分析了磨削变量角度的变化对工件表面粗糙度的影响机理,完成了磨削变量角度影响工件表面微观几何特性的快速点磨削加工实验,并将基于点磨削表面粗糙度理论模型的计算值与实验结果进行了比较.结果表明:随着垂直点磨削变量角度的增大,接触区周边接触宽度沿工件轴向的分量减小,工件表面粗糙度增大.实验和计算结果基本吻合,并具有相同的变化趋势.     

Study on burr occurrence and surface integrity during slot milling of multidirectional and plain woven CFRPs

Machining carbon fiber reinforced composite (CFRP) is often accompanied with cutting edge defects and surface damage including interlayer delamination, cavities and debonding of fiber-matrix. A detailed understanding of the effect of fiber configuration and cutting parameters on cutting force, burr occurrence/formation and surface integrity is necessary. In this paper, experimental data is presented relating to fiber burrs on entry surface, cutting force, surface roughness and workpiece integrity when slot milling CFRP laminates with varying fiber configurations (0°/90°, 45°/135° and plain woven) at different cutting speed (60 and 120 m/min) and feed rate (0.05 and 0.1 mm/rev). Lateral cutting force is recorded down to 56 N and highly dependent on fiber orientation. The length (up to ~?5.6 mm) and amount of fiber burrs are highly related to fiber orientation and fiber cutting angle. Surface roughness Ra down to ~?1.4 μm was recorded when milling type 2 (45°/135°) and type 3 (plain woven) laminates. Various surface defects predominantly occurred due to different cutting conditions and fiber configurations, which are mainly located in the layers with fibers orientated at 45°/135°. The occurrence and propagation of fiber burrs and surface cavities were also investigated based on different fiber fracture mechanisms.     

A study on the surface grinding of 2D C/SiC composites

This paper aims at studying the machinability of 2D C/SiC composite with 0°/90° woven carbon fibers using a resin bond diamond grinding wheel. The effects of grinding parameters on the grinding force, force ratio, specific grinding energy, surface topography, surface roughness, and grinding chips were investigated. And the grinding mechanism of the 2D C/SiC composite was discussed by analyzing the chip components and material removal characteristics. The results indicate that the grinding force and surface roughness increase with the increase of feeding speed and depth of cut, while decrease with the increase of wheel speed. The force ratio F _n /F _t and the specific grinding energy of 2D C/SiC composite were lower than those of conventional ceramics under the defined experimental conditions. Additionally, the grinding chips were composed of carbon powder, carbon fiber fragments, and SiC matrix debris. It can be deduced that the dominant removal mechanism of the 2D C/SiC composite was brittle fracture mode during grinding process.     

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。