ZrO_2工程陶瓷砂带磨削实验及工艺研究

采用4种不同磨料的砂带对Zr O_2工程陶瓷进行对比磨削实验,并采用锆刚玉磨料的砂带进行正交试验,对材料去除量、工件表面粗糙度和砂带磨损量进行了测量,得出了Zr O_2工程陶瓷最佳磨削参数。文章分析了在对Zr O_2工程陶瓷进行砂带磨削加工过程中砂带粒度和磨削用量的不同对磨削加工效率、工件表面质量的影响。在磨粒切削加工模型的基础上,通过观察磨削前后陶瓷表面微观形貌分析了工程陶瓷的磨损机理。实验结果表明:随着磨削压力和砂带粒度的增大,工件表面粗糙度呈减小趋势;增加砂带线速度和磨削压力可在一定程度上提高材料去除率和磨削比,但超过临界值其表面易发生崩脆断裂;砂带线速度为19 m/s,磨削压力为15 N,砂带粒度为120#时,Zr O_2工程陶瓷综合磨削效果达到最好。     

工程陶瓷引弧微爆炸加工边缘碎裂的周向包封研究

针对工程陶瓷引弧微爆炸加工时的边缘碎裂现象,提出了一种利用低熔点金属周向包封施加预应力控制陶瓷材料加工边缘碎裂的方法。介绍了周向包封工艺,开展了包封后工件的引弧微爆炸加工实验,并通过有限元方法对工程陶瓷包封过程中的温度场及应力场进行了仿真,揭示了周向包封控制工程陶瓷引弧微爆炸加工边缘碎裂的机理。     

非电参数对非导电工程陶瓷电火花磨削效果的影响

开发了一种新的非导电工程陶瓷电火花磨削工艺,对不导电的A1203工程陶瓷进行了加工实验研究,给出了一些非电参数对材料去除率和工件表面粗糙度的影响规律,并进行了理论分析.结果表明,非电参数在该加工工艺中起到举足轻重的作用,设置合理可以大大提高材料去除率,并能改善工件表面质量.     

工程陶瓷加工技术的现状与发展

综述工程陶瓷的传统加工方法、特种加工方法及对未来新技术的展望,分析得出工程陶瓷加工技术发展的必然趋势是多种加工技术相复合的加工技术。     

陶瓷/KFRP双板复合构件的孔加工

工程陶瓷和Kevlar纤维增强复合材料(简称KFRP)都是难加工材料,陶瓷/KFRP双板复合构件的孔加工比较困难。在分析双板复合构件组成材料的加工技术现状的基础上,采用专门研制的烧结金刚石钻头对其进行加工试验研究,探讨了其工艺特点,分析了影响加工效率的主要因素。     

整体浮动镗刀以镗代铰加工高精度深孔

某工程机械上轴座工件如图1所示,该工件上的Φ60mm孔具有精度要求较高、深度较深、直径较大的特点,以往此类孔的加工工艺是采用先粗镗孔,然后再铰孔或珩磨孔的方式。而采用铰孔或珩磨孔工艺加工此类高精度深孔尚有弊端,一是加工效率较低;二是需要专用刀具,刀具采购周期长,加工成本较高,仅适用于批量生产。由于该工件属于单件试验机型,为解决此类高精度深孔加工问题,我们设计了一种结构简单实用的整体式浮动镗刀,采用该刀具并配以合理的加工工艺方法加工该工件深孔,可获得很高的加工精度,且刀具的应用范围广,加工尺寸范围较大。     

工程陶瓷先进加工技术的研究进展

综述了国内外工程陶瓷的激光和电火花加工技术最新研究成果,对超声波、等离子、磨料水射流、微波等特种加工技术、复合加工技术以及在传统磨削技术基础上发展起来的ELID磨削技术进行了评述,分析得出工程陶瓷先进加工技术发展的必然趋势是多种先进加工技术相复合的加工技术。     

工程陶瓷先进加工技术的研究进展

综述了国内外工程陶瓷的激光和电火花加工技术最新研究成果,对超声波、等离子、磨料水射流、微波等特种加工技术、复合加工技术以及在传统磨削技术基础上发展起来的ELID磨削技术进行了评述,分析得出工程陶瓷先进加工技术发展的必然趋势是多种先进加工技术相复合的加工技术。     

基于正交实验法的工程陶瓷铣削加工参数研究

利用硬质合金刀具和相应的实验设备,设计并进行了工程陶瓷铣削加工的正交试验,通过对主要切削参数的初步选择和实验,得到相对合理的工程陶瓷铣削加工主要参数的因素和水平的范围,再进行正交试验得到实验结果,比较试验结果。通过极差分析法,研究了切削速度、每齿进给量、轴向切削深度和径向切削深度对工程陶瓷切削过程中刀具磨损的影响,排列出切削用量对刀具磨损影响的主次顺序,经实验后得出合理的工程陶瓷铣削加工参数。     

工程陶瓷超声磨削加工工艺研究

以工程陶瓷二氧化锆材料为加工对象,利用旋转超声加工的方法对工件表面进行磨削,对其磨削加工工艺进行了初步的试验研究,分析了材料去除的机理,通过试验探讨了工艺参数对工件表面粗糙度的影响,从而确定了一组最佳的磨削工艺参数.     

磨削力对HIPSN陶瓷磨削亚表面裂纹的影响

采用金刚石砂轮是磨削热等静压氮化硅(HIPSN)陶瓷最常用的加工方法,但是被磨零件亚表面常常伴随裂纹、崩碎等加工损伤,因此研究裂纹扩展一直是工程陶瓷的热点问题。对磨削加工后的HIPSN陶瓷亚表面裂纹进行探究,分析其在磨削加工过程中产生裂纹的原因以及去除机理,研究结果表明在磨削过程中对裂纹进行适当的控制,可以提高陶瓷零件的可靠性。设置单因素实验,对不同磨削参数下HIPSN陶瓷的磨削力进行测量,通过扫描电镜(SEM)对亚表面裂纹和表面形貌进行观察,分析磨削力对亚表面裂纹的影响。实验结果表明:磨削力随着砂轮线速度的增大而减小,随着工件进给速度和磨削深度的增大而增大;当磨削力变大时,陶瓷亚表面裂纹扩展程度增加,表面形貌变差。在粗磨加工HIPSN陶瓷时,可以通过减小工件进给速度和磨削深度,提高砂轮线速度的方法来降低裂纹的扩展程度,能够有效降低后续工艺的加工时间和难度,提高表面质量。     

精密小孔磨削及专用砂轮轴的设计

通过长期实践,探讨影响加工精度的因素,并确定了磨削最佳工艺参数和加工系统。同时,设计了用于磨削精密小孔的专用砂轮轴,并揭示了它的制造方法及要点,解决了精密小孔磨削的系统刚度问题。     

运用LS-DYNA的轴向缓进给磨削工程陶瓷的有限元仿真

介绍了轴向缓进给磨削加工原理,建立了单颗金刚石磨粒磨削工程陶瓷的仿真模型,并就磨削力在X、Y、Z向上的分力对仿真结果的影响进行分析。最后通过对不同磨削条件下的单颗金刚石磨粒的磨削过程进行仿真,研究了砂轮转速、砂轮轴向进给速度、工件转速,以及磨粒锥角对磨削力的影响。     

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。     

小孔磨削及硬质合金砂轮套轴的使用

通过工艺实验,探讨影响加工精度的因素,并经长期实践,确定了最佳工艺参数和加工系统。同时,设计了解决磨削系统刚度的硬质合金砂轮套轴,并揭示了制造方法及要点,解决了小孔磨削的系统刚度问题。     

陶瓷轴向磨削加工实验分析及砂轮磨损研究

轴向磨削加工是以金刚石小砂轮的端部磨粒作为主切削刃来去除材料,用圆周部分内圆或外圆表面磨粒作为副切削刃对已加工圆柱面进行修磨的一种磨削加工技术。从轴向对工程陶瓷进行外圆或内孔加工时,一次切削的径向磨削深度(即背吃刀量)与进给速度分别可达5～10mm和200mm/min以上,实现了工程陶瓷外圆的高效低成本加工。利用该方法对陶瓷材料制成的发动机精密偶件出油阀套筒进行内孔加工,通过单因素试验,分析了不同参数组合下的砂轮磨损情况及各参数对砂轮磨损的影响,试验表明:砂轮磨损程度随磨削深度的增加而呈非线性增加;为使砂轮磨损最小化,主轴转速和工件转速应匹配,即二者的比值应控制在一定的范围内。     

The mechanism and application of bronze-bond diamond grinding wheel pulsed laser dressing based on phase explosion

This paper presents a theoretical analysis of the surface bond removal mechanism for bronze-bond diamond grinding wheels using a pulsed laser. For the first time, the existence of a phase explosion phenomenon during the process of grinding wheel laser dressing is proposed, and the negative effects of a phase explosion on laser dressing are analyzed. Additionally, a theoretical study on phase explosion is conducted. The mechanism of bronze-bond diamond grinding wheel laser dressing is improved, and theoretical guidance for bronze-bond diamond grinding wheel laser dressing is provided. In the experiment, the processing parameters of the laser during phase explosion are studied, and a grinding test under the corresponding conditions is conducted. A high-speed camera is used to observe phase explosion in the laser dressing process. An ultra-depth 3-D microscope system is used to observe the topography of the bronze-bond diamond grinding wheel after dressing and grinding as well as the bronze wheel surface quality. It is concluded that to avoid phase explosion from occurring in the laser dressing of the bronze-bond grinding wheel, chip space around the bond must exist for the abrasive particle protrusions. The processing parameters of laser dressing under certain condition are optimized, and the desired dressing effect is achieved.     

基于单颗磨粒磨削的超声振动参数与磨削参数匹配性研究

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。超声辅助磨削过程中,超声振动参数与磨削用量的匹配性决定了超声振动作用对磨削过程的影响程度,目前尚缺乏深入的研究。针对这一问题,采用单颗磨粒工具对SiC陶瓷工件抛光表面进行超声辅助磨削及普通磨削试验,通过单颗磨粒磨削力、力比、磨削划痕形貌的对比,分析超声振动作用对磨削过程的影响随磨削用量变化的规律。结果表明,相同条件下单颗磨粒超声辅助磨削的磨削力与力比均小于普通磨削时;磨削用量较小时,单颗磨粒超声辅助磨削划痕形貌呈明显的锤击作用及断续磨削特征。随磨削用量的增大,超声辅助磨削过程中的锤击作用显著弱化,断续磨削特征趋于消失,两种方法之间的磨削力差异减小,即超声振动参数与磨削用量的匹配性变差。     

超声振动磨削陶瓷的温度场特性研究

采用人工热电偶法,通过普通磨削和超声振动磨削对比实验,对陶瓷材料ZrO2平面磨削的温度场进行了实验研究。并对磨削参数与磨削温度的关系,进行了理论分析及实验验证。结论表明:距磨削表面越远,其磨削温度的峰值越远离热源;增大磨削深度、提高磨削速度和工作台进给速度都会使工件表面温度升高。正交试验表明,磨削深度对温度场的影响较大。普通磨削时工件表层的温度较高,易发生磨削烧伤,采用超声复合磨削能有效降低工件表层温度。     

基于DSP的Si_3N_4陶瓷磨削力信号检验

采用数字信号处理 (DSP)方法对Si3 N4陶瓷的磨削力信号进行了检验 ,结果表明 :Si3 N4陶瓷的磨削力信号具有不同于金属及其它非金属材料的分布规律 ,是一种具有平稳性、各态历经性的周期振动信号 ,且在总体上不服从正态分布。