成形磨削烧伤影响因素分析及改善措施

本文以表面硬化钢齿条为例进行成形磨削试验研究，分析了成形磨削烧伤若干影响因素，提出了成形磨削烧伤的改善措施。     

38CrMoAl渗氮钢微晶刚玉砂轮摆线磨削工艺试验研究

在实际磨削38CrMoAl渗氮钢过程中,存在磨削烧伤情况。本文分别采用白刚玉砂轮和微晶刚玉砂轮磨削38CrMoAl渗氮钢,对比研究了不同磨料类型刚玉砂轮对磨削力和表面粗糙度的影响规律。试验结果表明：相较于白刚玉砂轮,微晶刚玉砂轮磨削时磨削力降低了14.2%。基于正交试验方法,通过微晶刚玉砂轮平面磨削试验,探究了磨削工艺参数对磨削力和工件表面粗糙度的影响。结果分析表明：磨削深度对磨削力影响最大,其次是工件进给速度和砂轮转速;对于工件表面粗糙度而言,工件进给速度的影响最大,其次是砂轮速度和磨削深度。最终采用微晶刚玉砂轮对38CrMoAl渗氮钢齿轮样件进行批次加工,结果显示无磨削烧伤发生,且磨削表面质量得到了显著提高。     

65Mn钢磨削硬化层组织的研究

采用刚玉砂轮在普通平面磨床上对65Mn钢进行磨削硬化，研究其硬化层组织及变化规律，结果表明：磨削硬化层由完全硬化区和过渡区组成；完全硬化区由细小针状马氏体、残余奥氏体和少量点状碳化物组成，过渡区由马氏体和回火索氏体(珠光体)组成；从表面到里层，组织形貌呈现“细→粗→细”的变化规律；在本研究的磨削工艺条件下，显微组织无明显变化。     

内冷却平面磨削实验研究

建立内冷却平面磨削实验系统,研究内冷却磨削的磨削能力.实验表明:采用内冷却磨削可以显著降低磨削区温度,避免磨削烧伤,并且随着切削液流量的增大,砂轮振动会加剧,被加工表面的粗糙度增大,但是在砂轮主轴刚性运动的范围内,振动对表面粗糙度的影响不明显;内冷却磨削的切削液流量更小,大大提高了切削液的利用率.因此,在加工精度要求高、且对磨削烧伤比较敏感的工件时,内冷却磨削是避免磨削烧伤的一种实用、有效的加工方法.     

柱面微透镜阵列的精密磨削

柱面微透镜阵列的加工精度要求高,加工效率低,采用具有微细轮廓结构的成形砂轮进行磨削加工能够极大地提高加工效率。为了预测成形砂轮磨削工件的面形误差和表面粗糙度,建立了成形砂轮磨削仿真模型。通过滤波方法分析和模拟微细结构成形砂轮的磨粒突出高度的偏态分布特征,结合实测的砂轮的轮廓形状和跳动完成了整体的空间砂轮的重构,同时建立了砂轮表面磨粒的磨削运动学模型,模拟出工件磨削加工后的表面形貌。最后,开展磨削实验验证了仿真模型的有效性。对比仿真与实验结果可知,面形误差PV值的偏差为5.78%,Ra值的偏差为17.3%,Rz值的偏差为12.9%。该磨削仿真模型能有效预测磨削表面的面形误差和表面粗糙度。     

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。     

考虑局部磨削条件变化的齿轮成形磨削表面粗糙度建模研究

齿轮磨削表面粗糙度的建模研究是认识齿轮完整性的重要基础。由于砂轮-工件的宏观复杂形状,以及齿轮磨削过程中局部磨削条件存在差异,限制了经典平面磨削粗糙度建模方法向齿轮磨削的直接迁移。为此,提出考虑局部磨削条件变化的齿轮成形磨削表面粗糙度建模方法。根据成形磨齿的磨削机制,分析磨齿砂轮与齿轮工件的运动关系,推导得到宏观几何形状影响下不同局部位置的磨粒运动轨迹方程,建立了考虑砂轮复杂形状的磨粒随机分布特性的砂轮模型;基于磨削表面粗糙度的创成机制,通过迭代算法得到成形磨齿表面粗糙度;进行了12Cr2Ni4A齿轮材料渗碳淬火后的成形磨削实验研究。结果表明,所提出的成形磨齿表面粗糙度预测模型与实验结果具有较好的一致性,模型可以很好地反映局部磨削条件差异下齿面粗糙度沿齿廓方向的分布。本文研究对成形磨齿表面粗糙度创成机制提出了一个新的认识,为后续研究提供了更多的参考与基础。     

立交双滚动成形砂轮修整机构

一、概述导轨的精加工历来是机械加工中关键的基础工艺之一。成形周边磨削是用多片砂轮组合起来,或将宽砂轮修整为成形砂轮,采用周边湿磨法工艺,同时磨削导轨几个表面的高效率方法,是比较先进的工艺之一。一般情况下影响床身导轨磨削质量的因素很多,而成形砂轮修整的质量,则关系着成形精密磨削的优劣。为此,本文介绍一种可使砂轮修整后形状和位置精度高,工作表面粗糙度值低,修整过程稳定的立交双滚动成形砂轮修整机构(见图1)。修整机构安装在磨头主轴的上方,两个金刚钻石刀片12同时分别修整主轴上的两组砂轮13,完成两组     

高速磨削合成切削液的研制

当砂轮线速度高于50ｍ/ｓ时,单位时间内通过磨削区的磨粒增加,砂轮与工件的摩擦加剧,发热量增大,引起合成切削液(以下简称磨削液)温度升高[1]。在高速磨削产生的高接触压力下,如果磨削液的清洗性差,则切屑容易粘附在砂轮表面,造成砂轮气孔堵塞、变钝,使用寿命缩短;如果磨削液的润滑性和冷却性差,易造成工件表面烧伤、拉毛和划伤。目前,一些厂的高速磨床仍用普通磨削液,其结果是工件表面粗糙,砂轮耐用度下降,磨削液使用周期变短。针对高速磨削的特点,研制了一种用于轴承加工的高速磨削液,并已应用于工业生产中。1　组成与制备高速磨削液应具…     

有序微槽结构电镀砂轮缓进给磨削窄深槽研究

为提高窄深槽结构类零件的磨削质量,选用4 mm宽的有序微槽结构电镀砂轮和传统电镀砂轮,开展了淬硬轴承钢GCr15窄深槽缓进给磨削实验,研究了磨削深度、工件速度等参数对磨削力的影响,探讨了窄深槽表面粗糙度、表面形貌、白层厚度及显微硬度的变化规律。实验结果表明：当磨削深度和工件速度较小时,有序微槽砂轮的磨削力小于传统砂轮;而当磨削深度和工件速度较大时,有序微槽砂轮的磨削力大于传统砂轮。两种砂轮磨削下的窄深槽侧面粗糙度值相差不大,有序微槽砂轮磨削窄深槽的底面粗糙度略有增大。相比于传统砂轮,使用有序微槽砂轮能抑制窄深槽表面烧伤和材料粘附等缺陷,减小白层厚度,降低显微硬度。     

大气孔宽砂轮磨削

大气孔宽砂轮磨削是一种简易可行的高效磨削方法，它与普通磨削相比：具有单位宽度金属切除率高；磨削效率高；尺寸精度易保证；工件表面质量具有不易烧伤的优点。是一种易于普及、推广的高效磨削方法。     

直线成形面数控展成磨削技术研究

研究在数控平面磨床上利用碟形砂轮对直线成形面进行精密磨削加工。综合直线成形面的常见磨削技术,采取数控展成加工的原理,利用数控平面磨床的两轴联动,用碟形砂轮或斜边砂轮对直线成形面进行展成磨削。分析数控展成磨削的磨削原理、表面成形机理、砂轮的修整技术以及砂轮的安装误差和形状误差、磨削的进给行距及数控系统等因素对成形面精度的影响,得到了直线成形面的数控展成磨削新技术。     

精密小孔的磨削

目前在油泵油嘴、轴承、液压件等产品大量生产中，唐削精密小孔（φ10mm以下，精度要求IT6，表面粗糙度R0．8～0．2μm），普遍存在磨削效率低，质量达不到要求，砂轮消耗快、砂轮的修整频繁与更换等。主要原因是：1．磨削速度低，普通内圆磨床主轴的转速多为20000r／min左右，因此磨削小孔时V．＜10m／s。由于速度低，致使磨削效率低，表面质量差。2．砂轮接触弧长，速度低时每一磨粒单位时间内参与切削的次数少，磨粒易磨钝、阻力大，因此工件易发热和烧伤。3．磨削时冷却条件差，排屑困难，砂轮易堵塞，影响磨削效率与表面质量。4．砂…     

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。
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钛合金的磨削烧伤和磨削裂纹

在分析和研究用树脂结合剂陶瓷结合剂刚玉砂轮以及绿色碳化硅砂轮磨削钛合金时产生磨削烧伤和磨削裂纹的基础上,提出了抑制钛合金磨削烧伤和磨削裂纹的措施。试验研究表明,合理的砂轮磨料和硬度等级、合理的磨削用量、高效磨削液和ＣＢＮ砂轮将有效地避免钛合金的磨削烧伤和磨削裂纹。     

12陶瓷CBN砂轮——完美的内圆磨削解决方案

相对于外圆磨削和平面磨削，内圆磨削时的磨削接触面积更大（如图1所示）。由于受内孔尺寸的约束，磨削砂轮的尺寸、接杆、冷却条件也都受到了限制，特别针对CBN的高速高效率磨削加工，要求砂轮具备很高的材料去除率，在实现高效率加工的前提下产生尽可能少的磨削热，以避免烧伤、裂纹等一系列问题。因此要求砂轮具有更开放的组织，以保证足够的容屑空间，同时也需要钝化的磨粒正常微破碎，保证砂轮的锋利程度，从而得到良好的切削性能。     

基于新型金刚石砂轮的Al2O3陶瓷磨削性能

利用粉末注射成形和真空钎焊技术制备了一种新型金刚石砂轮,制备的新型金刚石砂轮具有金刚石把持力大、金刚石微刃有序排布等特点。进行了基于新型金刚石砂轮的Al2O3陶瓷磨削性能研究。实验结果表明：相对于普通树脂结合剂金刚石砂轮,新型金刚石砂轮磨削Al2O3陶瓷的加工表面形貌完整性较好,宏观裂纹和表面损伤相对较少;表面粗糙度较小,当进给速度为40mm/s、磨削深度为40μm时,加工表面粗糙度Ra在0.68μm左右;在相同实验条件下,新型金刚石砂轮的磨削力减小了12%~17%,磨削温度降低了80~120℃。     

基于轴向旋转热管砂轮的钛合金成型磨削试验研究

针对钛合金等难加工材料成型磨削时存在的磨削弧区温度高、型面温度分布不均的问题,设计制作了轴向旋转热管成型砂轮。通过开展轴向旋转热管砂轮的钛合金成型磨削试验,探究了热流密度、充液率及砂轮转速各因素下热管砂轮对磨削弧区温度的控制效果,从而得到最佳磨削参数及热管砂轮最佳充液率,并在此条件下进一步开展磨削试验。对磨削后的工件表面质量进行了分析,发现轴向旋转热管砂轮能明显降低弧区温度,减小型面温差,并避免工件烧伤现象,这表明其在强化弧区换热、控制磨削温度上具有较大优势。     

电镀CBN砂轮成形磨削试验

电镀ＣＢＮ砂轮成形磨削试验哈尔滨量具刃具厂（１５００４０）李建平电镀ＣＢＮ砂轮具有以下特点：①砂轮形状设计灵活，可适应各种简单或复杂型面的成形磨削；②具有良好的形状精度保持性和尺寸稳定性；③磨削温度低。作为砂轮基体的金属材料能迅速传递磨削热，使磨削区...     

金刚石纤维砂轮的制备及磨削表面质量研究

提出和制备一种新型结构的金刚石纤维砂轮。利用粉末注射成形技术和真空钎焊技术制备出长径比大、金刚石把持力大的金刚石纤维,通过在砂轮胎体材料中添加造孔剂引入多孔隙结构以提高容屑空间,将金刚石纤维在砂轮胎体材料中进行有序排布,对砂轮胎体材料进行热压成形制备出新型金刚石纤维砂轮。新型金刚石纤维砂轮制备后,开展其与普通树脂结合剂金刚石砂轮在相同试验条件下的磨削表面质量研究。试验结果表明:金刚石纤维砂轮磨削表面质量优于普通树脂结合剂砂轮,加工表面完整性较好,宏观裂纹和表面损伤相对较少;当进给速度为40 mm/s,磨削深度为40μm时,金刚石纤维砂轮磨削表面粗糙度为0.52μm,比普通树脂结合剂砂轮的磨削表面粗糙度降低了20%;相同试验条件下,新型金刚石纤维砂轮的磨削表面残余应力下降了8%~12%,金刚石在磨削过程中主要经历了完整、小块破碎、大块破碎、磨耗等正常磨损形式,其具有较长的使用寿命。