金刚石磨粒划擦Ta12W的声发射特征与建模

采用声发射技术监测单颗金刚石磨粒划擦Ta12W,提取磨粒磨损过程中的声发射时域信号并进行功率谱分析,建立磨损过程声发射时间序列AR模型。研究结果表明:金刚石磨粒的磨损随工件材料去除体积的增加呈阶段性变化,磨损的加剧使声发射时域信号振幅和功率谱主频峰值随之增加,主频段由高频向低频趋近。磨粒的磨损与声发射特征参数值和AR模型参数值分别呈线性正效应和负效应关系,声发射信号的AR模型能较好地实时映射金刚石磨粒的磨损特性。     

单颗金刚石磨粒划擦20CrMnTi材料的划擦力研究

利用单颗金刚石磨粒划擦20Cr Mn Ti齿条试件试验来模拟成形磨削砂粒的磨削过程,采集了划擦过程中的划擦力,分析了划擦法向力和切向力信号的变化趋势,改变划擦深度与进给速度,探讨划擦深度与进给速度对划擦力的影响,研究不同磨粒粒度下的划擦力变化。结果表明:单颗金刚石磨粒划擦20Cr Mn Ti试件时的划擦法向力为驼峰形,而切向力波动更频繁;单颗磨粒的滑擦力随着滑擦深度、进给速度的增大而单调递增;相同条件下磨粒受到的划擦力随着磨料粒度号的增大而减小。     

单颗粒金刚石划擦工程陶瓷的断裂强度研究

为揭示磨削加工中砂轮单个磨粒对工程陶瓷断裂强度的作用规律,利用单颗粒金刚石磨具划擦模拟砂粒实际磨削过程。采用不同顶锥角与尖端圆弧半径的自制金刚石颗粒,改变划擦用量和冷却工况,划擦几种典型陶瓷材料表面并分析颗粒划擦作用对试件断裂强度的影响。结果发现,试件划擦后断裂强度随磨粒顶锥角和尖端圆弧半径的增大而提高;随工作台进给速度和划擦深度增加逐渐降低;与湿式划擦相比,干式划擦使陶瓷试件断裂强度趋于劣化。该变化规律符合磨削加工对试件强度特性的影响机制,证明单颗粒金刚石划擦试验的有效性。     

基于微晶刚玉磨粒切削的20CrMnTi齿轮钢磨削机理研究

为了研究微晶刚玉砂轮对20CrMnTi低碳合金钢的磨削机制与磨削力规律,采用单颗微晶刚玉磨粒划擦实验模拟20CrMnTi钢的磨削加工过程,进而推导出了单颗磨粒划擦的磨削力数学模型公式。研究表明:20CrMnTi钢划痕呈现显著的塑性去除形式,且划擦过程伴随着显著的力值特征。法向力与切向力均随着划擦深度、进给速度的增大而增大,划擦深度对磨削力的作用更明显。单颗磨粒的磨削力源于切屑变形和摩擦,切屑变形引起的法向力和切向力之比为0.75,磨粒顶部与材料的摩擦系数为0.46。     

高速微铣削稳定性的声发射监测

针对高速微铣削过程的稳定性没有直接衡量标准的问题,提出了采用声发射信号对不同加工参数下的高速微铣削过程进行监测的方法。利用添加高斯白噪声的集合经验模态分解法对采集到的信号分解重构,计算声发射信号的幅度、能量、中心频率的均方根和方差值作为特征值。对按权重进行加和后的信号特征总值与加工参数的关系进行分析。试验结果表明,主轴转速和声发射信号稳定性呈负相关,进给速度、轴向切深、径向切深和声发射信号稳定性呈正相关,轴向切深对稳定性影响最大。     

基于单颗磨粒划擦的铰珩毛刺形貌研究

搭建了单颗磨粒划擦试验平台,开展了单颗磨粒铰珩试验研究。以毛刺高度和根部厚度作为毛刺尺寸评价指标,分析了切削深度、切削速度和进给速度对毛刺形貌的影响规律。试验结果显示:切削深度对于毛刺尺寸影响最大,切削速度和进给速度对于毛刺尺寸影响较小。毛刺尺寸随切削深度的增大而增大,切削速度和进给速度的增加,毛刺尺寸变化不明显。     

碳化硅陶瓷超声振动辅助磨削材料去除特性研究

为揭示碳化硅陶瓷超声振动辅助磨削材料去除特性,开展了光滑粒子流体动力学(SPH)单颗金刚石磨粒划擦仿真模拟,同时构建了超声振动划擦试验台,进行了单点金刚石超声振动划擦试验研究。结果发现:超声振动划擦中,材料去除根据切深的不同分为断续切削模式及连续切削模式;无超声作用划擦中的材料仅存在连续切削去除模式;超声振动作用的碳化硅陶瓷延性-脆性转移深度大于无超声作用下的延性-脆性转移深度。此外,通过碳化硅陶瓷超声内圆磨削试验结果同样发现超声振动作用下的延性-脆性转移深度变大,说明超声振动辅助磨削更容易实现延性域磨削。     

多颗粒金刚石小砂轮磨削仿真及实验

建立了多颗粒金刚石小砂轮轴向进给磨削工程陶瓷的磨粒运动轨迹模型,通过改变砂轮转速、陶瓷件转速、轴向进给速度,揭示加工参数变化和磨粒运动规律的关系。通过不同加工参数下实际的陶瓷加工实验,分析了进给速度对边缘碎裂、磨削力、金刚石磨粒耗损的影响规律,得到的实验分析结果和仿真结果一致。实验运用了合适的实验方案和测力系统,并利用边缘检测和轮廓曲线拟合的方法实时追踪检测金刚石顶尖曲率半径变化来定性分析金刚石磨粒的磨损情况。研究结果为如何利用合理的进给速度控制陶瓷材料的边缘碎裂,减少工件和砂轮磨具的损伤提供了借鉴。     

等离子热喷涂金刚石涂层的摩擦磨损性能研究

通过等离子热喷涂金刚石涂层刀具加工石材的试验,研究了钴基和镍基2种不同基体等离子热喷涂刀具在不同的径向切深、进给速度和主轴转速时刀具的磨损状况,利用扫描电子显微镜对磨损后的刀具表面形貌进行了分析.结果表明:采用钴基和镍基分别进行等离子热喷涂金刚石涂层后获得的刀具在加工石材时径向切深对磨损量影响较大,随着径向切深增大,磨损量有较大增幅;进给速度和主轴转速对磨损量影响相对较小,随着进给速度和主轴转速增大,磨损量呈逐渐下降趋势;钴基刀具具有较高的硬度和强度,其耐磨性比镍基要好.涂层的磨损形式主要有磨平、犁沟和粘结,其中以磨平较多,金刚石颗粒主要以脱落为主.     

齿轮钢和蓝宝石的低速摩擦特性对比研究

通过单颗磨粒划擦试验,研究齿轮钢(42Cr Mo V)和蓝宝石(α-Al2O3)的摩擦磨损特性。采集划擦试验过程中的力信号,比较在不同的划痕深度、划痕速度和压头角度条件下,齿轮钢和蓝宝石分别与金刚石压头所形成的摩擦副的摩擦因数μ。结果表明:划痕深度、划痕速度对两种材料与金刚石压头所形成的摩擦副的摩擦因数μ均无影响;压头角度对两种材料与金刚石压头所形成的摩擦副的摩擦因数μ均有影响,且随着压头角度的增大,两种材料与金刚石压头所形成的摩擦副的摩擦因数μ均增大;在相同试验条件下,蓝宝石与金刚石压头所形成的摩擦副的摩擦因数大于齿轮钢与金刚石压头所形成的摩擦副的摩擦因数。