圆柱表面声波辅助剪切增稠抛光优化实验研究

目的获得声波辅助剪切增稠抛光方法抛光轴承钢圆柱表面的最佳工艺参数。方法应用田口法,对声波辅助剪切增稠抛光过程中影响工件材料去除率,以及表面粗糙度的声波频率、声波功率、声波波形等参数进行实验与优化分析,以材料去除率、表面粗糙度为评价条件,得到最优抛光参数,并在最优参数条件下做多组重复性实验以验证结果的可靠性。利用金相显微镜、光学轮廓仪等测试手段对加工后的工件进行表面形貌检测。结果以材料去除率为评价指标,声波频率影响最为显著,声波功率影响次之,声波波形影响最小;以表面粗糙度为评价指标时,声波波形影响最为显著,声波频率影响次之,声波功率影响最小。结论在声波频率为20 Hz、声波功率为25 W、正弦波形条件下,工件材料去除率最高,材料去除率达到了11.32μm/h;在声波频率为60 Hz、声波功率25 W、正弦波形条件下,工件表面质量最佳,抛光1 h后工件平均表面粗糙度Ra由100 nm下降至7 nm以内,最低达到了4.48 nm。     

径向进给射流电解车削圆柱表面试验

径向进给射流电解车削加工是针对难加工材料回转体零件表面特征,利用电解液从阴极刀具内部喷向工件,刀具沿径向逐渐向工件进给进行电化学溶解的加工方法。通过流场仿真,优选出阴极刀具结构,利用10%的NaNO3溶液对316L不锈钢材料圆柱表面进行试验研究,分析平衡间隙、加工电压、工件转速、电解液压力对材料去除率和工件表面粗糙度的影响。结果表明:利用优选的刀具,对直径20 mm、高度10 mm的316L不锈钢圆柱表面径向单边车削0.5 mm,材料去除率可达0.391 g/min,表面粗糙度Ra<0.2μm。     

柱形动压气浮轴承马达轴精密磨削加工工艺研究

针对GT35动压马达轴精密加工精度难以保证、效率低、成本高的难题,开展马达轴精密磨削加工工艺研究。通过开展不同结合剂,不同粒度、浓度的金刚石砂轮磨削对比试验,研究不同砂轮参数对工件形状精度、表面质量、比磨削能等的影响规律,设计超硬磨料砂轮;通过正交试验,确定影响轴精密磨削表面粗糙度、圆度、圆柱度的最优工艺参数;采用最优磨削参数对20件马达轴开展了磨削加工验证试验。研究得到:当工件转速304 r/min、进给速度0.003m/min、进给量1μm时,获得最优的马达轴圆度0.11μm、圆柱度0.34μm、粗糙度Ra0.041μm的合格工件。     

磁性复合流体抛光氧化锆陶瓷的工艺优化

为提高氧化锆陶瓷工件的表面质量,采用磁性复合流体（由包含纳米级铁磁颗粒的磁流体与包含微米级羰基铁颗粒的磁流变液混合而成）对氧化锆陶瓷进行抛光,以达到降低材料表面粗糙度和减少表面与亚表面损伤的目的。利用田口方法设计3因素3水平正交试验,着重分析磁铁转速、加工间隙和抛光液磨粒粒径对表面粗糙度和材料去除率的影响规律,并采用方差分析法分析各因素对2个评价指标的影响权重。可达到最低表面粗糙度的工艺参数组合为：磁铁转速,300 r/min;加工间隙,0.5 mm;磨粒粒径,1.25μm。可达到最高材料去除率的工艺参数组合为：磁铁转速,400 r/min;加工间隙,0.5 mm;磨粒粒径,2.00μm。根据优化的工艺参数进行抛光,表面粗糙度最低可达4.5 nm,材料去除率最高可达0.117μm/min,优化效果显著。利用遗传算法优化BP神经网络建立抛光预测模型,预测误差为3.948 4%。     

SiCp/Al复合材料超声振动研磨工艺研究

针对SiCp/Al材料传统研磨方法加工困难,研磨工具磨损快,加工后难以获得高质量表面等问题,采用超声振动研磨加工方法可以显著改善其加工效果。通过对单磨粒的超声振动轨迹进行分析,得出其运动轨迹为空间椭圆形,可实现磨粒与工件间歇性的接触加工;采用树脂结合剂金刚石磨头对SiC体积分数为40%的SiCp/Al材料进行超声振动研磨加工试验,在不同的主轴转速n、进给速度v和研磨深度a_p以及磨料粒度d下,利用单因素试验法对工件进行研磨,检测加工后工件表面粗糙度,得出各工艺参数对工件表面粗糙度S_a值的影响规律。结果表明:超声振动研磨后的工件表面粗糙度S_a值相较于普通研磨后的79 nm下降为45 nm;超声振动研磨后工件表面粗糙度随n的增大先减小后增大,转速为1 800 r/min时,粗糙度值最小;工件表面粗糙度随v和a_p的增大而增大,随着d的减小而减小。并得出试验参数内的最优参数组合为:n=1 800 r/min,v=5 mm/min,a_p=1 μm,d=4.5 μm。      

基于金刚石固结磨具的圆柱滚子高效研磨工艺研究

针对圆柱滚子高精密研磨加工过程中效率低下的问题,在双平面偏心盘式圆柱滚子抛光方法基础上,提出基于金刚石固结磨料磨具的圆柱滚子研磨方法.自制金刚石丸片,用上下盘黏附的金刚石丸片对圆柱滚子进行超精密研磨加工,研究丸片中不同金刚石微粉粒度代号、砂结比及研磨液黏度对圆柱滚子表面粗糙度、材料去除率、平均圆度误差及批直径变动量的影...     

大尺寸硅片自旋转磨削的试验研究

利用基于自旋转磨削原理的硅片超精密磨床,通过试验研究了砂轮粒度、砂轮转速、工件转速及砂轮进给速度等主要因素对材料去除率、砂轮主轴电机电流以及磨削后硅片表面粗糙度的影响关系。研究结果表明,增大砂轮轴向进给速度和减小工件转速,采用粗粒度砂轮有利于提高磨削硅片的材料去除率,砂轮轴向进给速度对材料去除率的影响最为显著;适当增大砂轮转速,减小砂轮轴向进给速度,采用细粒度砂轮可以减小磨削表面粗糙度;在其它条件一定的情况下,砂轮速度超过一定值会导致材料去除率减小,主轴电机电流急剧增大,表面粗糙度变差;采用比#2000粒度更细的砂轮磨削时,材料去除率减小,硅片表面粗糙度没有明显改善。     

主轴外圆超光滑研磨工艺

为改善精密磨削后主轴外圆柱面的表面粗糙度和圆度，提出新型立式精密研磨方法并研制立式研磨装置。文章选取立式研磨方式下气缸压力、油石粒度、主轴转速3个关键工艺参数对轴类零件加工精度的影响进行分析。基于L₉(3⁴)正交试验设计，采用S/N响应法和ANOVA方差法对试验数据进行分析，得到优化的工艺参数组合，并用其对5根尺寸为?50 mm×160 mm的40Cr材质主轴外圆柱面进行研磨。结果表明：使用立式研磨法对工件外圆柱面加工3 h后，工件的平均材料去除率为7μm/h，平均圆度误差由4.12μm降为1.47μm，表面粗糙度由326 nm降为41 nm。     

氧化锆陶瓷大抛光模磁流变抛光试验研究

目的研发一种高效、高质量氧化锆陶瓷超光滑表面加工技术。方法采用大抛光模磁流变抛光方式加工氧化锆陶瓷,利用自主研发的磁流变平面抛光装置,配制含有金刚石磨粒的磁流变抛光液,通过设计单因素实验,研究抛光时间、工作间隙、工件转速和抛光槽转速等主要工艺参数对氧化锆陶瓷平面磁流变加工性能的影响,并对材料去除率和表面粗糙度进行分析。结果在工作间隙为1.4 mm、工件转速为100 r/min、抛光槽转速为25 r/min的工艺条件下,表面粗糙度在达到饱和之前随时间的增加而降低。抛光30 min达到饱和,表面粗糙度Ra达到0.7 nm。继续延长抛光时间,表面粗糙度不再改善。氧化锆陶瓷的材料去除率随着工件转速和抛光槽转速的增加而增大,随着工作间隙的增大而减小。当工件转速为300 r/min时,材料去除率可以达到1.03 mg/min;抛光槽转速为25 r/min时,材料去除率可以达到0.80 mg/min;工作间隙为1.0 mm时,材料去除率最高可达0.77 mg/min。结论采用大抛光模磁流变抛光方法可以提高氧化锆陶瓷的材料去除率,同时获得纳米级表面粗糙度,实现氧化锆陶瓷的高效超光滑表面加工。     

微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷的磨削力和表面粗糙度特征

在不同磨削深度、砂轮转速和进给速度组合下,研究微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷过程的磨削力及工件的表面粗糙度的变化规律,并筛选出低磨削力和低工件表面粗糙度的加工工艺参数。试验结果表明:在微粉金刚石钎焊砂轮的磨削过程中,氧化铝陶瓷主要通过脆性断裂的方式去除;随着磨削深度、进给速度的增加,砂轮在进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都上升;随着砂轮转速的增加,进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都下降。试验获得的低磨削力和低工件表面粗糙度精密加工工艺参数分别为:磨削深度为1.0 μm,进给速度为12 mm/min,砂轮转速为24 000 r/min和磨削深度为1.0 μm,进给速度为1 mm/min,砂轮转速为20 000 r/min。低磨削力磨削时,微粉金刚石钎焊砂轮受到的X方向和Z方向的磨削力分别为0.15 N和0.72 N;精密加工后的氧化铝陶瓷的表面粗糙度值可达0.438 μm。      

机构运动形式对圆柱面表面形貌影响的实验研究

目的在自行研制的双平面方式圆柱外圆加工设备上,分析不同运动形式对圆柱面表面形貌的影响,以提高其工作性能,延长其工作寿命。方法在上研磨盘、下研磨盘、偏心轮和外齿圈的转速大小恒定的条件下,对不同的运动形式进行研究,观察加工前后圆柱面的宏观形貌和微观形貌,并进行比较。结果当上研磨盘、下研磨盘、偏心轮和外齿圈同时转动时,加工后的圆柱面宏观形貌没有明显的划痕和加工纹路,表面形貌最好,表面粗糙度为0.124μm;当偏心轮和外齿圈转动,其他不转动时,加工后的圆柱面存在最明显的条纹状加工纹路和划痕,表面形貌最差,表面粗糙度为0.171μm。结论在运动形式和转速组合的设计时,应使加工轨迹均匀分布,尽量增加圆柱面圆周方向的材料去除,减少圆柱面轴线方向的材料去除,选择合理的比例有助于改善圆柱面的表面质量。     

氮化硅陶瓷轴承外圈磨削的双目标工艺优化

陶瓷轴承套圈的加工质量对轴承的回转精度和服役性能具有重要影响.首先,基于大量外圆磨削试验,通过最小二乘法分别建立陶瓷表面粗糙度和沟道圆度在不同工艺参数下的一元模型;其次,在一元模型基础上,通过粒子群优化算法(PSO算法)分别建立其表面粗糙度和沟道圆度在不同工艺参数下的多元模型;最后,通过PSO算法对表面粗糙度和沟道圆度...     

Fundamental performance of Magnetic Compound Fluid (MCF) wheel in ultra-fine surface finishing of optical glass

This study investigates a new semi-fixed-abrasive, ultra-fine finishing method for optical glass using a magneticcompound fluid (MCF) wheel. This MCF wheel generates a thin, uniform MCF slurry layer on the entire circumferentialsurface of a ring-shaped permanent magnet placed between two non-magnetic plates. The MCF slurry is composed ofnano-sized magnetite particles, micron-sized iron particles, several 10 μm-sized α-cellulose fibres and sub-micron-sizedabrasive particles that react to the magnetic field. Following modifications to the design of the MCF, experiments wereconducted to evaluate the performance of the modified wheel in spot-polishing fused silica glass. This paper describes themodifications to the MCF wheel and the experimental setup used to measure its performance. The improvement of themodified wheel over the unmodified wheel in terms of material removal and surfaces roughness is experimentallyconfirmed. The effects of the wheel rotational speed and the clearance between the wheel and the workpiece on materialremoval and the workpiece surface roughness are investigated. The polishing forces are measured, the structure of the MCFslurry is examined and the magnetic field distribution is analysed. A model of material removal in polishing with themodified MCF wheel is developed. The results indicate the following: (1) more material was removed, i.e., greater spotdepths, and better surfaces were obtained in the regions that were near the edges of the magnet; (2) the modified MCF wheelperformed much better than the unmodified wheel in terms of material removal and surface roughness, e.g., 3.1 μm vs. 1.7μm for the maximum spot depth, 0.04 mm3 vs. 0.0088 mm3 for the volume of material removed and Ra = 5.624 nm vs.14.67 nm for the surface roughness; (3) a better work surface and greater material removal were obtained with smallerworking clearances and higher wheel rotational speeds.     

18CrNiMo7-6钢研抛工艺试验研究

探究研抛工艺参数对工件材料去除率和表面粗糙度的影响。以砂纸和金刚石喷雾抛光剂为研抛介质,通过正交试验研究砂纸细度、研抛压力、研抛速度、研抛时间对18CrNiMo7-6工件材料去除率和表面粗糙度的影响。采用三维形貌仪、千分尺、电子天平和超景深显微镜对18CrNiMo7-6工件的表面粗糙度、厚度、质量和表面形貌进行测量分析,以材料去除率和表面粗糙度为评价指标,得到最佳的研抛工艺参数组合。在最佳工艺参数组合下,砂纸研磨工件的材料去除率为0.86μm/min,表面粗糙度为Ra0.048μm,金刚石抛光剂抛光后工件表面粗糙度为Ra0.024μm。砂纸研磨最佳工艺参数为:砂纸细度800#,研磨压力0.2MPa,研磨速度30rpm,研磨时间30min。抛光最佳工艺参数为:抛光压力0.2MPa,抛光速度30rpm,抛光时间15min。     

磁流变微结构动压平面抛光试验研究

为提高集群磁流变平面抛光效率,在抛光盘表面增加微结构,以增强加工过程中的流体动压作用。使用平面抛光盘和表面加工有孔洞、V形槽、U形槽、矩形槽等不同微结构的抛光盘进行抛光试验及抛光压力特性试验,研究了加工间隙和工件转速对加工效果的影响。结果表明:抛光盘表面微结构对工件材料去除率影响较大,不同微结构盘材料去除率从大到小顺序为V形盘>U形盘>平面盘>孔洞盘>矩形盘,其中V形盘的材料去除率比平面盘高25%以上;所有抛光盘均能获得纳米级（R_a在8 nm以内）表面。当加工间隙为0.9~1.0 mm、工件转速为550 r/min时,加工效果较好。      

金刚石砂轮磨削轴承用ZrO2 陶瓷表面质量研究

在氧化锆陶瓷磨削中为获得较高质量表面,采用单因素试验研究磨削深度、砂轮线速度、工件进给速度对氧化锆陶瓷精密磨削表面质量的影响规律及材料去除机理,通过超景深三维显微镜以及扫描电子显微镜,观察氧化锆陶瓷试件磨削后的表面形貌,最后用正交试验法进行优选并验证。结果表明:磨削表面的粗糙度随磨削深度、工件进给速度增大而增大,随砂轮线速度增大先减小、后增大。在磨削深度5 μm、砂轮线速度40 m/s、工件进给速度1 000 mm/min的优化组合条件下,磨削3组氧化锆陶瓷的平均表面粗糙度R_a为0.388 9 、0.417 0和0.403 7 μm。      

A new in-feed centerless grinding technique using a surface grinder

This paper deals with the development of an alternative centerless grinding technique, i.e., in-feed centerless grinding based on a surface grinder. In this new method, a compact centerless grinding unit, composed of an ultrasonic elliptic-vibration shoe, a blade and their respective holders, is installed onto the worktable of a surface grinder, and the in-feed centerless grinding operation is performed as a rotating grinding wheel is fed in downward to the cylindrical workpiece held on the shoe and the blade. During grinding, the rotational speed of the workpiece is controlled by the ultrasonic elliptic-vibration of the shoe that is produced by bonding a piezoelectric ceramic device (PZT) on a metal elastic body (stainless steel, SUS304). A simulation method is proposed for clarifying the workpiece rounding process and predicting the workpiece roundness in this new centerless grinding, and the effects of process parameters such as the eccentric angle, the wheel feed rate, the stock removal and the workpiece rotational speed on the workpiece roundness were investigated by simulation followed by experimental confirmation. The obtained results indicate that: (1) the optimum eccentric angle is around 6°; (2) higher machining accuracy can be obtained under a lower grinding wheel feed rate, larger stock removal and faster workpiece rotational speed; (3) the workpiece roundness was improved from an initial value of 19.90 μm to a final one of 0.90 μm after grinding under the optimal grinding conditions.     

单晶SiC基片的磁流变化学复合抛光

基于芬顿反应的磁流变化学复合抛光加工原理,对单晶SiC基片进行磁流变化学复合抛光试验,研究工艺参数对其抛光效果的影响。结果表明：随着金刚石磨粒粒径的增大,材料去除率先增大后减小,而表面粗糙度先减小后增大;随着磨粒质量分数的增大,材料去除率增大,而表面粗糙度先减小后增大;当羰基铁粉质量分数增大时,材料去除率增大,而表面粗糙度呈先减小后增大的趋势;随着氧化剂质量分数增大,材料去除率先增大后减小,而表面粗糙度呈现先减小后增大的趋势;加工间隙对材料去除率的影响较大,加工间隙为1.0 mm时,加工表面质量较好;随着工件转速和抛光盘转速增大,材料去除率均先增大后减小,表面粗糙度均先减小后增大。获得的优化的工艺参数为：磨粒粒径,1.0μm;磨粒质量分数,5%;羰基铁粉质量分数,25%;过氧化氢质量分数,5%;加工间隙,1.0 mm;工件转速,500 r/min;抛光盘转速,20 r/min。采用优化的工艺参数对表面粗糙度约为40.00 nm的单晶SiC进行加工,获得表面粗糙度为0.10 nm以下的光滑表面。