超声辅助金刚石飞切氧化锆切削力特性及刀具磨损的研究

针对陶瓷硬脆材料难加工特性,结合金刚石飞切与超声辅助加工的优点,提出超声辅助金刚石飞切这一新加工工艺,并将其应用于氧化锆陶瓷超精密切削,取得了较好加工效果。在分析了超声辅助金刚石飞切加工的特点基础上,建立其切削模型及切削力模型,搭建了超声辅助金刚石飞切实验平台,进行了氧化锆超声辅助金刚石飞切切削力试验及刀具磨损试验。通过实验对比,探讨超声辅助加工技术对切削力和刀具磨损的影响,分析金刚石飞切加工过程中切削参数(主轴转速、进给量速度、切削深度)对切削力的影响。结果表明,超声辅助金刚石飞切可明显降低切削力,并有效抑制刀具磨损进程。     

超声辅助磨削淬硬42CrMo钢表面质量试验研究

淬硬42CrMo钢以其高强度、高韧性、优异的淬透性,适用于制造多种高载荷、交变载荷、高精密等多因素疲劳损伤失效的零件。该材料硬度高,因此普通加工方式加工难度大,加工后表面应力不可控,表面质量差。超声辅助磨削在加工硬脆材料方面具有优异性能,本文采用轴向超声振动辅助磨削方式以及普通磨削方式对淬硬42CrMo钢进行加工试验,使用各种测量仪器测量两种磨削后的42CrMo表面质量并观察分析。结果表明,两种方式加工后工件表面均有残余压应力,超声辅助磨削加工后工件表面残余压应力提高11.0%～30.8%,形貌优于普通磨削加工的粗糙度降低约80%,显微硬度高于普通磨削约10%。     

超硬磨料砂轮干式磨削Ti6Al4V合金的表面完整性研究

针对钛合金干式磨削特点,制备了金刚石和立方氮化硼(cubic boron nitride, CBN)超硬磨料砂轮,进行了与碳化硅陶瓷砂轮干式磨削Ti6Al4V合金的对比试验研究。用扫描电子显微镜、三维体视显微镜、粗糙度仪和显微硬度计对磨削工况和试样表面进行了测定。分析了磨削用量对表面粗糙度的影响,比较了3种砂轮磨削工件的表面粗糙度、表面形貌、微观组织及显微硬度。研究表明:工件表面粗糙度随着磨削深度增大而增大,随着砂轮速度的增大而减小。与绿色碳化硅陶瓷结合剂砂轮相比,CBN和金刚石超硬磨料砂轮磨削工件的表面粗糙度和变质层深度较小,表面无明显烧伤,在一定用量条件下更适合Ti6Al4V合金干式磨削加工。     

硬铝合金超精密车削残余应力的仿真及试验

为满足超精密车削加工零件低表面应力的使用性能要求,采用有限元和试验相结合的方法,对硬铝合金进行微米级的超精密车削仿真和试验.分析切削过程的切削力和切削温度,研究已加工表面残余应力产生的原因及残余应力的性质,得到切削深度和切削速度对已加工表面残余应力的影响规律.仿真结果表明:金刚石刀具车削硬铝合金,切削温度低,切削力小,但是单位切削力大.切削力是已加工表面形成残余压应力的主导因素.表层残余应力随着切削深度的增加而变大,随着切削速度的增大反而有减小的趋势.在微米级硬铝合金的超精密切削过程中,切削深度对已加工表面残余应力的影响更为显著.进行微米级的超精密车削试验,采用XRD对表层残余应力进行测量,对有限元仿真结果进行了验证,为硬铝合金超精密车削表面残余应力的控制打下理论基础.     

金刚石车削表面微观形貌形成机理的研究

为了在超精密加工前预测并控制表面粗糙度，提出一种建立圆弧刃车刀金刚石车削表面微观形貌的几何模型的新方法，开发并编写了表面微观形貌的仿真程序，在程序中考虑了刀具几何参数、振动和最小切削厚度对已加工表面特性的影响，通过理论分析和试验研究确定了最小切削厚度与切削刃钝圆半径之间的关系，分析了影响已加工表面粗糙度的若干因素，并在仿真生成的表面微观形貌中成功地加入了随机振动信号，大量切削试验是在自行研制的亚微米CNC超精密机床上进行的，结果表明：利用所建立的表面微观形貌几何模型，能够预测金刚石车削加工将要获得的表面粗糙度。     

ELID磨削技术在硬脆材料精密超精密加工中的应用

介绍了ＥＬＩＤ磨削技术的基本原理,分析了ＥＬＩＤ技术磨削硬脆材料的加工机理,并应用该技术对硬质合金、工程陶瓷和光学玻璃等典型硬脆材料实现了超精密镜面加工．磨后工件达到Ｒａ为０．００３～０．０１８的镜面．     

光学晶体材料的各向异性对金刚石车削表面粗糙的影响

单晶脆性光学晶体材料是各向异性材料,在进行切削加工时,已加工表面的粗糙度将随晶向的变化发生改变.本文研究了金刚石超精密切削加工单晶材料时已加工表面粗糙度的变化规律,提出了解理面上的正应力与滑移面沿滑移向上的剪应力哪一个占主导地位正是加工表面的粗糙度呈各向异性分布的原因.最后,本文通过对单晶Ge(110)晶面、(111)晶面的切削试验验证了本文所提出的理论.     

超声振动辅助划擦高体分铝基碳化硅的刀具磨损特性

为研究高体分SiCp/Al复合材料旋转超声加工中金刚石刀具的磨损规律,制备了圆锥形单颗金刚石工具,分别进行了单颗金刚石普通磨损试验和超声振动辅助磨损试验,通过对比分析两种试验结果,得出超声振动对金刚石刀具磨削高体分SiCp/Al复合材料时磨粒磨损规律的影响。试验结果表明:普通磨损试验中金刚石磨粒的磨损形式主要为宏观崩裂和磨耗磨损,而超声振动辅助磨损试验中金刚石磨粒的磨损形式主要为微小破碎和磨耗磨损。超声振动作用能显著降低试验过程中的切削力,减小摩擦因数,缓解金刚石磨粒与材料的黏附作用。金刚石磨粒在轴向上叠加了超声频的振动速度,其切入材料的合成速度增大,使金刚石磨粒内部尺寸较小的裂纹更易扩展,磨粒所受切削力方向不断发生改变,因此不易形成较大的宏观崩裂,金刚石磨粒的使用寿命得到延长。     

环形金刚石线锯切割镍钴合金的试验研究

基于环形电镀金刚石线锯切割硬脆材料的工艺特点,对张紧力、锯丝速度等切削参数进行分析并确定合理的取值范围。通过环形电镀金刚石线锯切割镍钴合金正交试验,为环形电镀金刚石线锯的工艺参数选择提供了一定依据。在测量切割工件表面粗糙度的基础上,分析了锯丝速度、张紧力和进给速度等参数对切割工件表面粗糙度的影响。结果表明:张紧力对粗糙度影响最大,张紧力越大粗糙度越小,但张紧力增大到一定值后其影响变得很小;表面粗糙度随着锯丝速度的提高而下降,但锯丝速度过高会降低锯丝使用寿命;进给速度越小则表面粗糙度越小,但过低的进给速度会降低切割效率。     

单晶锗微结构的超声振动辅助微切削加工

为解决单晶锗微结构元件超精密金刚石切削加工的技术难题,提出采用超声振动辅助切削技术提高单晶锗的临界未变形切屑厚度,并推导了微结构切削中切屑厚度的理论计算公式. 进行微圆弧金刚石刀具的振动辅助微切削实验,研究临界未变形切屑厚度随振幅的变化规律,分析微槽表面加工质量和切屑形貌等. 分析4.5 μm和10.0 μm深的十字槽、矩形凸台等微结构的加工质量,针对微槽边缘的加工损伤问题,采用“切深递减”同时结合横向进给的工艺方法. 实验结果表明:微槽切削中切削深度的理论计算值存在较大的误差,应选用直接测量法;振动辅助切削的临界未变形切屑厚度随着振幅的增加而增大,最高达到了704 nm,是普通切削深度的5.2倍. 与普通切削相比,振动辅助加工可以在一定程度上降低微槽表面粗糙度. 采用振动辅助微切削技术能够在大切深条件下加工出具有较高表面质量和轮廓精度的微结构,能够有效解决微槽侧面加工损伤问题,微槽表面粗糙度R_a值低至3.09 nm.     

电镀金刚石套钻的最佳参数

对电镀金刚石套钻最佳参数进行了系统的理论分析和正交试验研究，获得了套钻基体壁厚，端部开槽数，金刚石粒度型号和工作压力等最佳参数。采用研究结果得出的最佳参数，可以提高电镀金刚石套钻的钻削效率和使用寿命，减少硬脆材料加工时产生的断裂破损，降低加工粗糙度。     

超硬磨料砂轮修整技术的新发展

硬脆材料精密超精密磨削加工的质量水平主要取决于砂轮的修整效果,本文论述了超硬磨料砂轮近年来新发展的激光修整、超声振动修整、电火花修整和在线电解修整技术等的修整原理、特点及效果,并且介绍了新发展的在线修整与检测技术的发展.     

超硬磨料砂轮修整技术的新发展

硬脆材料精密超精密磨削加工的质量水平主要取决于砂轮的修整效果,本文论述了超硬磨料砂轮近年来新发展的激光修整、超声振动修整、电火花修整和在线电解修整技术等的修整原理、特点及效果,并且介绍了新发展的在线修整与检测技术的发展.     

超声振动磨削对工件表面粗糙度的影响

超声波振动磨削的加工方法可以用于加工陶瓷等硬脆性难加工材料，具有较高的表面 加工效率以及高精度等优于普通磨削的特点，本文主要研究超声波振动磨削对工件表面粗糙度的影响，以促进陶瓷等硬脆性难加工材料在生产和生活中的广泛应用。     

聚晶金刚石成型加工的试验研究

本文对各种可能的成型加工聚晶金刚石的方法进行了探讨和研究。分析表明,放电加工是粗、半精成型加工聚晶金刚石的有效途径。作者提出了一种创新的加工方法,适合于成型加工含有导电粘结剂的聚晶金刚石、金属陶瓷等所有导电的超硬材料。试验结果表明,用新方法加工聚晶金刚石,效率高达2.5mm~3/min以上,加工表面粗糙度 R_z在10μm左右,是一种十分有效的方法,并且具有设备简单、性能稳定、工作可靠、成本低廉等特点。     

超声珩磨油石修整技术研究(1)

通过对超声珩磨油石专用工装的设计、制造及修整参数试验,给出了磨削工程陶瓷等超硬材料时超声珩磨油石修整的工艺规范.同时,借助电镜和表面轮廓仪考察了不同参数下超声珩磨油石的修整地貌及磨削表面形貌.研究表明:用磨削法修整结合剂密实型超声油石,其磨粒突出高度据不同修整参数可以满足超硬材料加工的不同要求,所设计的专用工装简单易行.     

超声珩磨油石修整技术研究(1)

通过对超声珩磨油石专用工装的设计、制造及修整参数试验,给出了磨削工程陶瓷等超硬材料时超声珩磨油石修整的工艺规范．同时,借助电镜和表面轮廓仪考察了不同参数下超声珩磨油石的修整地貌及磨削表面形貌．研究表明：用磨削法修整结合剂密实型超声油石,其磨粒突出高度据不同修整参数可以满足超硬材料加工的不同要求,所设计的专用工装简单易行．     

超声振动金刚石切削黑色金属研究

叙述了超声振动金刚石切削黑色金属的实验结果，并分析了超声振动金刚石切削黑色金属的机理与可行性，结果表明，在切削速度方向对刀具施加４０ｋＨｚ的振动，解决了金刚石的严重磨损问题并获得了超精密加工表面。     

工程陶瓷材料精密磨削加工技术的新发展

随着材料科学技术的进步,有关硬脆材料以及各种增韧、增强新型复合材料的精密、超精密磨削加工技术和材料表面成形技术成为当今世界各国研究的热点.文章介绍了陶瓷材料的结构和力学特性,陶瓷材料磨削机理和当前各种先进的精密磨削加工方法和超声磨削方法,为陶瓷材料加工的进一步发展提供了依据.     

工程陶瓷材料精密磨削加工技术的新发展

随着材料科学技术的进步,有关硬脆材料以及各种增韧、增强新型复合材料的精密、超精密磨削加工技术和材料表面成形技术成为当今世界各国研究的热点.文章介绍了陶瓷材料的结构和力学特性,陶瓷材料磨削机理和当前各种先进的精密磨削加工方法和超声磨削方法,为陶瓷材料加工的进一步发展提供了依据.