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。     

超声辅助磨削加工碳纤维复合材料的磨削力分析

针对碳纤维复合材料采用普通磨削时存在磨削力大、刀具磨损快、工件加工效率低等问题。在国内首次基于超声辅助磨削对航空碳纤维复合材料进行磨削力研究,选择主轴转速、超声振幅、进给速度和磨削深度主要的磨削工艺参数,深入开展航空碳纤维复合材料的超声辅助磨削力对比研究。研究结果表明:加工碳纤维复合材料工件时,超声辅助磨削能明显降低磨削力,即使在最差的加工条件下,即较低的主轴转速、较高的进给速度、较大的磨削深度的条件下,超声辅助磨削对磨削力的降低作用越显著。超声辅助磨削无论在航空碳纤维复合材料的粗加工还是在精加工中,都能达到更好的加工效果,在改善航空碳纤维复合材料的加工条件、增加工具使用寿命和提高加工效率上都有明显的作用。     

C/SiC复合材料组织对磨削力与加工表面质量的影响

采用树脂结合剂金刚石砂轮对C/SiC复合材料与SiC陶瓷进行了平面磨削加工试验,通过对比两种材料的磨削力及磨削加工表面质量,分析了C/SiC复合材料组织与其磨削加工特性的 关系。研究结果表明,C/SiC复合材料中碳纤维及SiC基体皆以脆性断裂方式实现材料去除;与SiC陶瓷的加工表面(其表面粗糙度值Ra为0.2~0.3μm)相比,C/SiC复合材料磨削时由于碳纤维层状断裂、拔出及其与SiC非同步去除现象导致其加工表面粗糙度值较高, Ra为0.8~1.0μm;C/SiC复合材料磨削力较小,是相同工艺参数下SiC陶瓷材料磨削力的35%~76%。     

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。     

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。     

磨削用量对超声辅助磨削碳化硅效果的影响

超声辅助磨削是一种适于加工陶瓷等硬脆材料的先进复合加工技术。在超声振动方向垂直于加工表面的条件下,采用金刚石杯形砂轮对碳化硅陶瓷进行超声辅助磨削与普通磨削试验。对两种方法的磨削力、力比及加工表面粗糙度进行了对比分析,并讨论了磨削用量变化对两种方法在上述指标中差异程度的影响。结果表明,与普通磨削相比,超声辅助磨削可显著降低磨削力,但一定程度上将导致加工表面质量变差。随着磨削用量的增大,超声辅助磨削与普通磨削之间的差异逐渐减弱,超声辅助磨削效果逐渐消失。     

碳纤维复合材料超声辅助磨削机理研究

针对碳纤维复合材料超声辅助磨削机理开展工艺实验研究,第1步对超声辅助磨削工具开展堵塞试验,第2步研究超声辅助磨削的去除机制与碎屑形貌。最后得出超声辅助磨削方法在碳纤维复合材料的加工中有明显的优越性,不管是零件粗加工,还是零件精密加工,均能够在很大程度上减少工具磨损度,延长刀具使用期、优化表面质量等。     

石英玻璃超精密磨削加工的表面完整性研究

为了实现石英玻璃的高效低损伤超精密磨削加工,研究不同粒度金刚石砂轮磨削石英玻璃的表面和亚表面质量,建立表面粗糙度与亚表面损伤深度之间的关系模型。通过石英玻璃磨削试验研究400#、1 500#、2 000#和5 000#金刚石砂轮磨削石英玻璃的表面微观形貌、表面粗糙度及其亚表面损伤深度,分析相应的材料去除方式;基于压痕断裂力学理论分析脆性域磨削石英玻璃时工件表面微观形貌和亚表面微裂纹的形成机理,建立表面粗糙度PV值和亚表面损伤深度SSD之间的定量关系。研究结果表明:随着砂轮粒度的减小,石英玻璃磨削表面的凹坑、微裂纹、深划痕等缺陷逐渐减少,表面粗糙度Ra和PV以及亚表面损伤深度SSD均随之明显减小,从400#砂轮磨削表面的R_a 274.0 nm、PV 5.35μm和SSD 5.73μm降低至5 000#砂轮磨削表面的Ra 1.4 nm、PV 0.02μm和SSD 0.004μm。500#和1 500#砂轮磨削表面的材料去除方式为脆性断裂去除,2 000#砂轮磨削表面的材料去除方式同时包括脆性断裂去除和塑性流动去除,但以塑性流动去除为主,5 000#砂轮磨削表面的材料去除方式为塑性流动去除;脆性域磨削石英玻璃的表面粗糙度PV与亚表面损伤深度SSD之间满足SSD=(0.627～1.356) PV~(4/3)的数学关系。     

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...     

CCF800碳纤维表面粗糙度及对复合材料界面性能的影响

碳纤维具有力学性能优、密度低、耐腐蚀、耐高温等一系列优异性能,近年来,被广泛应用于航空、航天等重要领域。目前,在国外先进机型的机翼、机身等主、次承力结构中大量使用了高强中模型碳纤维,最具代表性的高强中模碳纤维是日本东丽公司生产的T800碳纤维。相较国外的高强中模碳纤维,国内虽有CCF800碳纤维与之对应,但是,国内对高性能碳纤维的研究工作起步晚,研究尚不充分,产品尚不足与国外媲美。因此,本文对碳纤维增强复合材料界面结合机理进行了论述,同时,对国产CCF800碳纤维表面形貌进行了表征,选取了粗糙度作为变量,对碳纤维增强树脂基复合材料界面强度进行了测试,为国产高性能碳纤维的研究发展提供技术支持。     

硬质合金YG8高速磨削工艺试验研究

采用树脂结合剂金刚石砂轮,对硬质合金YG8进行了高速磨削工艺试验研究,测得了不同砂轮线速度、磨削深度和工作台速度条件下的磨削力和表面粗糙度,并对磨削的表面形貌进行了观测,揭示了硬质合金YG8高速磨削的材料去除机理。试验结果表明:将高速磨削技术应用于硬质合金材料的加工是一种切实可行的加工方法,能得到较好的表面质量并提高加工效率。随着砂轮线速度的增加,或者工作台速度和磨削深度的减小,磨削的最大未变形切屑厚度减小,磨削力减小,材料的比磨削能增加,使得工件的加工表面质量得到改善。     

超声振动磨削陶瓷材料高效去除机理研究

基于压痕断裂力学,在工件横向施振超声振动平面磨削单颗磨粒受力分析基础上,建立了材料去除率综合数学模型;并就超声振动和普通磨削进行了对比试验研究。研究结果表明超声振动磨削陶瓷材料去除率与被加工材料的种类、磨削深度、砂轮磨粒粒度、超声振动的振幅以及磨削条件有着密切关系。同样磨削条件下,超声振动磨削陶瓷材料去除率是普通磨削的1.7~3.2倍,与理论模型相符合。试验结果表明超声振动磨削可以获得良好的加工表面,工件横向施振超声振动磨削是一种精密、高效加工新工艺。     

碳纤维复合材料小孔加工的试验研究

针对碳纤维复合材料小孔加工比常规尺寸的孔加工更困难,制孔质量和尺寸精度难易保证的问题,采用硬质合金麻花钻进行碳纤维增强树脂基复合材料直径3mm小孔的钻削试验,研究工艺参数、刀具磨损对切削力和制孔质量的影响。结果表明:转速和进给速度对制孔轴向力和孔径误差均有显著影响;回归分析得到了轴向力与转速和进给速度之间的关系式;转速对孔径误差的影响大于进给速度的影响;硬质合金麻花钻加工碳纤维复合材料的合格孔数为30个,孔径误差随刀具磨损量的增大而增大。研究结果可以对碳纤维复合材料小孔加工的切削力进行预测,为加工参数和刀具寿命的合理选择提供试验依据。     

利用MQL冷却方式磨削时工件表面完整性分析

主要介绍通过实际磨削实验,使用最小润滑切削(Minimum Quantity Lubricant,简称MQL)的冷却方式,在加工完毕后对工件进行表面完整性分析,从而总结归纳该冷却方式所具有的技术性与经济性。     

碳纤维复合材料小孔加工难点与研究现状

碳纤维增强环氧树脂基复合材料在高新技术领域产品轻量化、小型化的发展趋势下具有广阔的应用前景和使用价值。微小零器件的连接装配需要进行大量的小孔加工,而碳纤维复合材料的难加工性以及小孔径加工时散热条件差、微小刀具刚度低等特点,使复合材料小孔加工比常规尺寸的孔加工更容易产生加工损伤,制孔形状、位置精度难以保证。列举了碳纤维复合材料常见的制孔损伤形式,分析了复合材料小孔加工的技术难点,综述了国内外在复合材料小孔加工机理、制孔刀具、制孔工艺等方面的研究现状。     

CBN砂轮超高速磨削条件下加工表面粗糙度的实验研究

在高速超高速磨削工艺实验基础上,分析了砂轮线速度、切削深度、最大未变形切屑厚度等工艺参数对45#钢、40Cr两种材料磨削表面粗糙度的影响,揭示了在高速超高速磨削条件下用CBN砂轮进行磨削时,表面粗糙度值随砂轮线速度的提高而减小,随切削深度及最大未变形切屑厚度增加而加大的变化规律和机理。为特定材料在高速超高速磨削条件下的加工提供了参考依据。     

砂轮不平衡量对工件表面粗糙度影响的研究

通过实验,对砂轮平衡精度与磨削加工工件表面粗糙度之间关系作了深入的研究.实验设计的砂轮在线液体平衡系统结构简单、测量精度高,可减小磨削工件表面粗糙度值.     

复杂曲面型面柔性砂带磨削关键技术研究

根据曲面型面砂带磨削的特点和要求,在分析曲面型面砂带磨削所需控制运动基础上,建立了砂带磨削运动关系模型;讨论了曲面型面砂带磨床的可行性结构方案,完成了磨床机械结构的开发和设计;针对柔性砂带磨削精度难以控制问题,提出了通过控制磨削压力实现对磨削深度的控制,开发了可控磨削力的砂带磨头;以UG/API为开发工具,在UG平台上开发了砂带磨削编程系统,包括对磨削力的编程控制;基于工控机+运动控制器平台开发了曲面型面砂带磨削专用数控系统。通过一个个关键技术研究,最终研制完成可控磨削力的六轴联动数控砂带磨床样机产品,经对汽轮机叶片曲面型面实际磨削试验验证,所研制的砂带磨床样机产品满足曲面型面零件光整加工要求。     

齿轮磨削中磨削力数学模型的研究

基于锥面砂轮磨齿展成运动的几何模型,计算出砂轮在任意冲程中所磨除金属材料的几何形状尺寸,在平面磨削磨削力计算公式的基础上对该被磨除金属材料沿磨削宽度方向进行积分,得到了齿轮磨削加工过程中磨削力的计算公式,应用该公式进行了仿真计算,得到了两种提高齿轮磨削加工质量的方法。     

基于砂轮法向跟踪的回转曲面磨削研究

在回转曲面的磨削中,采取小直径平行砂轮代替圆弧砂轮的方法,保证曲面磨削点的法向始终与砂轮表面垂直,实现砂轮法向跟踪磨削.根据磨削轨迹,建立了磨削表面残留高度模型,分析了砂轮半径、工件曲率和进给速度对残留高度的影响.并进行磨削试验,得出了砂轮半径、工件曲率及进给速度对表面粗糙度的影响曲线,其变化规律与残留高度的变化规律基本一致,证明在回转曲面磨削中,可以通过控制残留高度的大小来改善磨削表面粗糙度.