低温冷风微量润滑磨削钛合金换热机理与对流换热系数模型

钛合金磨削过程中工件表面热损伤已成为亟需解决的技术难题。微量润滑技术应用于钛合金磨削是实现可持续制造的发展方向,但存在热耗散和润滑减摩能力不足的技术缺陷。利用多能场辅助加工是解决以上技术难题的必然选择,低温冷风取代常温空气携带微量润滑剂,可显著提高磨削区液膜换热和润滑性能。但润滑剂物理特性演变规律及磨削区液膜换热机理等科学问题尚需揭示。基于此,研究了润滑剂低温物理特性演变规律,建立了冷风温度与润滑剂物理参数的量化映射关系。分析了低温冷风微量润滑砂轮工件界面流动液膜换热规律,建立了磨削区流动液膜换热量理论模型。进一步,建立了不同冷风条件下润滑剂对流换热系数模型。进行了流动液膜对流换热系数和低温冷风微量润滑磨削钛合金换热性能验证实验,结果显示,对流换热系数理论值与测量值吻合,冷风温度为-10℃时,误差为8.5%;工件表面温度实验值和理论值变化趋势吻合,磨削深度为30μm、冷风温度为-40℃时,误差为7.7%。研究结果为低温冷风微量润滑磨削钛合金提高工件表面完整性提供技术支持。     

球墨铸铁纳米粒子射流微量润滑磨削性能的实验研究

主要对纳米粒子射流微量润滑磨削性能进行实验评价.采用K-P36数控平面磨床,选取干磨削、浇注式磨削、微量润滑磨削和纳米粒子射流微量润滑磨削4种工况条件,分别从磨削力、磨削G比率、磨削温度和表面粗糙度方面进行磨削性能评价,结果表明:纳米粒子射流微量润滑磨削改善了换热能力,与干磨削相比降低了将近150℃,干磨削得到的工件表面粗糙度Ra值为1.2μm,纳米粒子射流微量润滑磨削Ra值为0.58 μm,工件表面质量显著提高;在纳米粒子的润滑作用下,得到的磨削力较稳定,且比干磨削和微量润滑磨削得到的磨削力减小15％以上;纳米粒子射流微量润滑磨削G比率在4种工况中最高,值为33,干磨削仅为12,比其他工况增大约一倍,砂轮的磨损明显减小,延长砂轮使用寿命.     

离子液体在微量润滑磨削界面的摩擦学机理研究

采用电镀CBN砂轮,以镍基合金GH4169为工件材料,实验研究了两种离子液体的微量润滑磨削加工性能,分别是1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(［BMIM］BF4)和1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(［HMIM］BF4),并采用分子动力学模拟,揭示了离子液体在磨粒/工件界面物理吸附膜的形成机制,进一步开展了工件已加工表面的X射线光电子能谱（XPS）分析,揭示了离子液体在磨粒/工件界面化学反应膜的形成机制。研究结果表明：上述两种离子液体适合作为磨削液应用于微量润滑磨削加工中,既能较干磨大幅降低磨削比能和磨削力比,提高工件已加工表面质量,又能较干磨大幅降低磨削温度达100 ℃以上,避免磨削烧伤;磨粒磨钝表面由于微破碎所形成的凹槽状断口是离子液体进入磨粒/工件界面的输运通道,离子液体分子通过吸附在凹槽状断口内形成边界润滑膜,通过减小磨粒工件之间的直接接触面积来减小摩擦力;在微量润滑磨削加工过程中,以上两种离子液体均与工件在磨削界面上发生化学反应,形成了氟化物与氧化物共存的化学反应膜。     

基于有限元法的微量润滑绿色磨削温度场分析

运用有限元法分析推导出微量润滑磨削温度场的数学模型,并通过ANSYS软件对磨削温度场进行了仿真,得出了微量润滑磨削温度场的分布.与实验值相比较,有限元法分析结果具有一定的精度,为深入研究微量润滑磨削温度提供了一条有效途径.     

超精密平面磨削的微量进给及其控制研究

本文采用压电陶瓷作为控制元件,设计出一种能够对空气轴承实现０．０１μｍ的微量进给装置,并提出了导轨误差的神经网络补偿控制算法,实验结果及仿真研究证明了本方法的有效性。     

基于FLUENT的微量润滑磨削流场仿真研究

为了对微量润滑参数进行优化,提高微量润滑的冷却润滑效果,对砂轮流场和流场中磨削液雾滴轨迹进行了分析,对影响磨削液有效流量的因素进行了研究.基于二维仿真模型,应用k-ε湍流模型,通过FLUENT软件对砂轮流场进行了仿真研究,获得了不同参数条件下的流场分布;应用离散相模型对磨削液雾滴运动轨迹进行了仿真,得到了不同参数条件下...     

纳米粒子射流微量润滑磨削的冷却性能分析

结合国内外研究现状,主要分析了纳米粒子射流微量润滑的冷却性能,实验对比了浇注式磨削、干磨削、MQL磨削和纳米粒子射流MQL磨削的工件表面温度,结果显示纳米粒子射流MQL具有较好的冷却效果,其应用前景广阔.     

基于静电微量润滑技术的磨削加工性能试验研究

在构建静电微量润滑(EMQL)磨削加工系统的基础上,分析了不同荷电电压下润滑液液滴的荷质比和润湿渗透性能,研究了正负荷电电压下静电微量润滑技术的磨削加工特性。通过分析工件表层的显微硬度和显微组织,揭示了静电微量润滑技术的磨削加工作用机理。结果表明：荷电液滴的表面张力与润湿角减小,液滴的渗透性和润湿性提高。与传统微量润滑（MQL）相比,荷电液滴更易在砂轮-工件接触面渗透铺展,提升了润滑与换热能力,在正荷电静电微量润滑条件下,工件表层显微组织中的铁素体相对含量增加,工件表层显微硬度降低,磨削加工性能更好。     

低温冷风纳米粒子微量润滑磨削轴承钢试验研究

低温纳米粒子微量润滑（Nano-CMQL）是将低温冷风技术与纳米粒子润滑油两者有效结合起来的一种高效绿色新型磨削加工润滑方法。采用60目陶瓷结合剂的氧化铝砂轮对GCr15淬硬轴承钢进行磨削试验,比较了常温干式、浇注式、低温冷风微量润滑(CMQL)以及Nano-CMQL四种工况在不同磨削参数下的法向磨削力、比磨削能、磨削温度、工件表面轮廓及粗糙度,结果表明,在基础磨削液中加入粒径为40 nm的MoS2固体颗粒制备出的Nano-CMQL磨削液能够有效地减小磨削加工过程中的法向磨削力并降低磨削温度,尤其在高速、大磨深的磨削参数下,其磨削加工性能更加优良。     

超精密平面磨削0.1μm微量进给装置的实验研究

微量进给可满足可延性磨削的要求,微量进给装置采用压电陶瓷作为控制元件,通过调节空气轴承供气压力,实现超精密平面磨削０．０１μｍ的微进给量,实验表明该装置可用于磨床导轨误差的缓进给补偿控制中。     

基于微量润滑磨削的双喷口喷嘴雾化仿真分析

为了减小磨削时砂轮表面气障层的影响,提高磨削液润滑和冷却的效果,设计了一种双喷口结构的喷嘴。分析了微量润滑雾化机理,采用二级雾化理论建立了雾化数学模型,对双喷口喷嘴的雾化过程进行了仿真分析,并对仿真结果进行了验证。研究结果表明：双喷口喷嘴能有效减小雾滴直径,提高磨削液的雾化效果;辅助喷口雾滴可以扰乱砂轮表面的空气环流,减小气障层对主喷口雾滴流向的影响,促使主喷口喷出的雾滴能顺利进入磨削区。     

微量润滑复合增效技术及其应用研究进展

微量润滑技术具有切削液用量少、润滑效率高等优点,但在特定工况下仍存在冷却性不足以及润滑不充分等问题.微量润滑复合增效技术,如低温冷风、液态CO2等,综合了良好冷却和润滑优势,可有效解决难加工材料清洁切削加工难题.综述了各类微量润滑复合增效技术原理、关键装置及其工艺应用最新研究进展,详细剖析了各类装置性能及其参数调控特性...     

微量润滑系统参数对雾化特性的影响

微量润滑切削过程中,系统的雾化特性会影响界面间的雾粒渗透效果.采用激光粒度分析仪对微量润滑系统的雾化特性进行了单因素试验测试,研究了空气流量、喷射距离、切削液用量以及切削液类型等系统参数对雾粒平均直径及其尺寸分布的影响.结果表明,空气流量、喷射距离为主要影响因素,当空气流量保持在80～90 L/min、喷射距离控制在4...     

磨削弧区采用径向射流冲击强化换热的试验研究

在分析缓进给磨削烧伤机理的基础上,提出了高压射流冲击强化磨削弧区换热的创新构想,研制了带径向射流的ＣＢＮ 开槽砂轮试验装置,并通过缓进给断续磨削时采用径向射流冲击弧区的磨削试验研究其换热效果。结果表明,射流冲击强化换热技术可有效提高弧区换热效率,在解决难加工材料磨削烧伤方面具有广阔的应用前景。     

利用MQL冷却方式磨削时工件表面完整性分析

主要介绍通过实际磨削实验,使用最小润滑切削(Minimum Quantity Lubricant,简称MQL)的冷却方式,在加工完毕后对工件进行表面完整性分析,从而总结归纳该冷却方式所具有的技术性与经济性。     

微量润滑系统油雾调控及雾粒特性研究

微量润滑油雾调控及雾粒传输方式直接影响油雾状态的变化,进而影响喷射至切削区域的雾粒特性。基于内置式微量润滑雾化技术和油雾内部传输应用特点,研究了不同微量润滑雾化参数和雾粒传输方式条件下油量调控性能和调控规律,并结合传输管路油雾出口雾粒特征,揭示了油雾传输管路内径和传输行程对雾粒特性的影响规律。研究结果表明,雾化室压差在传输油雾量调控上比进气压力作用显著,需要结合压差和进气压力二者影响来考虑雾化器开启数量以对传输油雾量进行调节,在传输过程中传输管路尺寸与行程是影响油雾雾粒特性的重要因素。     

Investigation into the performance of eco-friendly graphite nanofluid as lubricant in MQL grinding

In this study, the lubrication and cooling properties of eco-friendly graphite nanofluids in MQL grinding were investigated. Grinding forces, subsurface temperature of workpiece, surface roughness, micro-hardness and metallographic observations of ground surfaces were employed to evaluate the performance of synthesized nanofluids as lubricant under different grinding parameters. The results were also compared with grinding in dry, pure MQL and flood cooling conditions. The results showed that the tangential forces and force ratios in grinding using graphite nanofluid MQL are lower than that of other lubricating methods especially at extreme cutting parameters. Also, application of graphite nanofluid MQL reduced the grinding temperature at high velocities of workpiece. These reductions could be attributed to the formation of a tribofilm on the ground surface by the present of graphite nanoparticles in the wheel-workpiece interface. Additionally, the presence of this tribofilm in the contact area generated a smooth surface even at high depth of cut and velocity of workpiece. Furthermore, the micro-hardness of ground surfaces increased in graphite nanofluid MQL grinding because of infiltration of graphite nanoparticles in the grinding surface and the plastic deformation of subsurface of workpiece.