SiCf/SiC陶瓷基复合材料单颗磨粒磨削试验研究

对碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料（SiCf/SiC）进行了单颗磨粒磨削试验,研究了脆性去除模式下磨削中侧边崩碎规律。研究结果表明：磨削SiC基体时,基体内裂纹易引发磨削中大块侧边崩碎;磨削纤维时,侧边崩碎宽度随纤维与磨削方向夹角的增大而增大;磨削90°纤维时,提高磨削速度可减小侧边崩碎程度;以50 m/s和90 m/s的磨削速度磨削造成的侧边崩碎宽度比以20 m/s磨削时的侧边崩碎宽度分别小30%和60%;在试验参数范围内,增大磨削用量不会增大磨削中侧边崩碎程度,但可以提高材料去除率。     

薄壁盘状零件的磨削

如图1所示的薄壁盘状零件,原加工工艺平面磨削难以保证a、b两面平行度0.008mm,废品率和返修率高达70％以上。为此,我厂采用MQ1420外圆磨床进行磨削,制作一定位轴(见图2),以内孔及b面(经研磨)定位,压紧内台,磨削a面。磨削参数为:V=35m/s;V_w=0.2m/s;B=4mm。其中V为砂轮速度;V_w为工件速度;B为磨削宽度。这种方法的优点是减小了在平面磨床上反复磨削两平面所造成的变形,在外圆磨床上磨削,磨     

磨削参数对硫化氢应力腐蚀试样表面质量的影响分析与优化

首先从理论上分析了影响硫化氢应力腐蚀试样表面质量的各种磨削参数,然后针对这些磨削参数设计出正交试验,进行研究和分析各参数的影响。试验结果表明,磨削过程中,磨削深度对试样表面残余应力影响最大,砂轮颗粒度对试样的表面粗糙度影响最大。试验结果证明,在砂轮线速度vs=30m/s的情况下,使用砂轮颗粒度为180#的砂轮,在工件转速vw=460r/min、轴向进给速度f=0.25mm/s、磨削深度ap=0.010mm的磨削条件下进行切削时表面质量最为优化。     

纵向超声辅助螺旋磨削Ti3Al微孔的磨削力模型研究

为建立超声辅助螺旋磨孔过程中磨削力的预测模型,充分发挥磨削力在Ti₃Al微孔磨削工艺参数优化中的指导作用,基于切屑断面面积理论,分析了超声振动下切削变形力和摩擦力的变化,建立了超声螺旋磨孔的磨削力模型。搭建超声辅助螺旋磨削Ti₃Al微孔实验平台,采集磨削力数据并与所建模型进行验证。研究结果表明,磨削力随着主轴自转速度的增大而减小,并随着进给速度的增大而增大;当超声振幅由0增大至1.6μm时,平面磨削力和轴向磨削力分别减小了27.2%和28%。超声螺旋磨孔磨削力模型的预测结果与实验数据显示出良好的一致性,数值误差保持在20%以内,为超声辅助螺旋磨削Ti₃Al微孔的工艺参数优化提供了理论依据。     

非球面模具斜轴磨削工艺参数优化与试验研究

针对纳米加工中碳化钨模具表面波纹度对非球面玻璃成像性能影响的问题,通过对单点斜轴磨削中的磨削刀具振动分析和磨削理论残余误差分析,阐述磨削工艺参数对表面波纹度的影响机理。结合磨削试验对磨削工艺参数进行优化,得到理想的磨削工艺参数：主轴转速40 000～45 000 r/min,工件转速为200 r/min,工作台轴向进给速度为0.1 mm/min,磨削深度为0.1μm以下时,表面波纹度可达到理想的均匀交叉状态且表面波纹度w_z值可控制在30 nm以内。     

超硬涂层磨削工艺实验研究

针对核主泵关键部件材料镍基碳化钨涂层,采用三种磨粒粒度金刚石砂轮进行平面磨削试验,研究工艺参数、磨粒粒度对涂层材料磨削力、表面粗糙度和表面残余应力的影响规律。实验结果表明:不同粒度砂轮磨削时,随着磨削深度和工件进给速度增加,法向磨削力和切向磨削力均逐渐增大,表面粗糙度值呈现先增大、后减小再增大的趋势,平行和垂直磨削方向的表面残余压应力逐渐增大,且垂直磨削方向应力值更大。综合考虑磨削力、表面粗糙度、磨削表面残余应力和磨削加工效率,600目砂轮具有较好的加工效果,其对应的优化磨削参数为:磨削深度为10μm,工件进给速度为8 m/min。     

基于灰色关联分析方法和熵权法的纵扭超声振动螺旋磨削制孔工艺参数优化

为优化纵扭超声振动辅助螺旋磨削制孔工艺参数和提高加工性能,以氧化锆陶瓷为研究对象,选取螺距、螺旋进给速度、主轴转速和超声振幅为工艺参数,设计了四因素三水平正交试验,并测量其磨削力、孔壁表面粗糙度和孔底表面粗糙度;借助灰色关联分析方法和熵权法得到最优工艺参数为螺距3.5μm,螺旋进给速度875mm/min,主轴转速20000r/min,超声振幅6μm;螺距、超声振幅、主轴转速、螺旋进给速度对灰色关联度的影响程度依次降低。建立了灰色关联度、目标参数与工艺参数的经验预测模型,得到最优工艺参数为螺距3.0μm,螺旋进给速度875mm/min,主轴转速22000r/min,超声振幅6μm;孔壁和孔底的表面粗糙度分别为0.12789μm和0.38137μm,磨削力为9.482N,且关联度略优于正交试验最大关联度。     

钎焊金刚石砂轮磨削硬质合金的磨削力研究

采用钎焊金刚石砂轮对两种硬质合金进行磨削实验,通过测量磨削过程中的磨削水平力和垂直力,对砂轮所受的单位宽度法向力、切向力和力比进行了研究。建立了单颗磨粒磨削力与加工参数间的理论模型,并用实验数据进行验证。理论分析了磨削深度、进给速度对单位宽度磨削力、单颗磨粒磨削力及力比的影响程度。     

单晶材料微磨削表面粗糙度与磨削力实验研究

为了探究微磨削对单晶DD98表面粗糙度与磨削力的影响,采用磨粒为500#和磨头直径为0.9mm的磨棒对单晶DD98进行微磨削实验。首先,设计三因素四水平正交实验,通过极差分析得到磨削参数在一定范围内对表面粗糙度影响的主次顺序,其中磨削深度影响最大,主轴转速次之,进给速度最小;并获得最优工艺参数水平组合:主轴转速为60000r/min,磨削深度为6μm,进给速度为20μm/s。其次,对单因素实验进行微磨削实验,得到在一定范围内,得到表面粗糙度值和磨削力值都随主轴转速的增大、磨削深度的减小、进给速度的减小而减小,并对这种影响规律进行分析。为单晶DD98的微磨削提供了重要的理论基础。     

氧化锆陶瓷超声磨削实验及磨削力模型研究

为了研究氧化锆陶瓷超声磨削机理,分别设计了超声和非超声磨削情况三因素-三水平的正交试验,基于实验数据开展了磨削力影响因素分析和极差分析,并构建了磨削力模型。研究结论如下:超声磨削情况下,磨削力随主轴转速的提高而降低,随磨削深度、进给速度的增大而增大;沿进给方向的力和沿磨削宽度方向的磨削力主次影响顺序为主轴转速、磨削深度、进给速度,沿磨削深度的磨削力主次影响顺序为主轴转速、进给速度、磨削深度;非超声磨削情况下,磨削力随主轴转速和磨削深度的增大而降低,随进给速度的增大而增大;三个方向的磨削力的主次影响顺序都为主轴转速、进给速度、磨削深度。对比超声和非超声,发现超声磨削情况下可获得20%～30%磨削力减小,且超声对金刚石磨头的磨损程度最小。研究可为氧化锆陶瓷磨削机理研究提供重要参考。     

主动磁轴承电主轴的磨削试验

通过现场磨削试验检验主动磁轴承电主轴的磨削性能。磁轴承控制器是以浮点DSP芯片TMS320C32为核心构建的数字控制系统。针对轴承套圈内圆磨削时主轴转子受力的特点确定了合适的控制器参数,使电主轴静态稳定悬浮并以60kr/min工作转速稳定运转,同频振幅小于8μm,轴承刚度达到22~58MN/m。现场磨削试验表明该磁悬浮电主轴的磨削精度已基本达到要求,精磨磨削效率接近工业应用水平。     

In-process force measurement for diameter control in precision cylindrical grinding

This article shows the theory and implementation of a force measurement-based approach to controlling workpiece diameter in cylindrical grinding. A simple model proposed is used to relate infeed velocity to grinding force. The model is extended to accurately control the amount of material removed in outer diameter plunge grinding given the normal force, which may be monitored in real-time. The model incorporates the key parameters, including the structural loop stiffness, the plunge infeed velocity, and the wheel and workpiece properties. However, only the infeed velocity must be explicitly known. The contribution of this work is experimental validation that the lag between infeed and stock removal can be predicted using force feedback without a priori knowledge of the grinding system. This allows very accurate diameter control (0.25 μm of nominal), even in the presence of thermal drift, wheel wear, and machine error.     

变工况运行中结构参数对螺旋槽动压推力气体轴承承载力的影响

基于纳维-斯托克斯(N-S)方程建立了泵入型螺旋槽动压推力气体轴承仿真三维模型,分析了在变工况运行中不同的结构参数对螺旋槽动压气体推力轴承气膜承载力的影响,结果表明:槽深为30~50μm,螺旋角为18°~36°,台区轴承间隙为4~10μm,槽内径比为0.6~0.8,槽宽比为0.7~0.9,槽数为12~25时,该轴承的气膜承载力达到最大;轴承结构不同时,轴承的气膜承载力由大到小排序为凸型槽、平底槽、凹型槽,且泵入型大于泵出型。     

45钢高效深磨磨削力的实验研究

采用CBN砂轮,在砂轮线速度为90～210m/s的磨削条件下,对45钢进行了高效深磨实验.分析了不同工况对磨削力的影响.实验表明,在高效深磨过程中,提高砂轮线速度使磨削力减小,工件表面粗糙度值下降;增加磨削深度使磨削力上升、比磨削能下降、提高磨削效率,也能保证工件表面质量.     

Grindability of high-temperature alloy with ceramic alumina wheels

The grindability of high-temperature alloy by using ceramic alumina wheels is studied on the basis of extensive analysis of the grinding force, grinding temperature, surface roughness and topography of ground surfaces, residual stress, hardness distribution of surface layer, and morphology of the surface layer from a metallographic point of view. The grinding burn mechanism of high-temperature alloy is unveiled and the feasible grinding parameters to avoid burning are analyzed. Some conclusions are obtained as follows. Increasing the grinding depth or the wheel velocity makes grinding temperature and residual tensile stress of the surface rise, which deteriorates the surface topography. Appropriate liner velocity of the wheel is 18–22 m/s and the depth of grinding should not exceed 0.02 mm in grinding GH2132 alloy with ceramic alumina wheels to assure the surface quality. When a_p increases enough to cause grinding burn, the strengthening effect of particles ?′ in ? base decrease and the micro-hardness of the surface is obviously lower than that of the base material, which deteriorates the mechanical properties and heat resistance of GH2132 alloy. Results provide a theoretical and experimental basis for technical optimization in the grinding of high-temperature alloy with high efficiency and high quality.     

磨削参数对GH4169高温合金磨削表面特征影响研究

采用单因素试验法,使用不同特性的砂轮进行GH4169高温合金的外圆磨削试验,研究了单晶刚玉砂轮和CBN砂轮对GH4169高温合金磨削表面特征中表面粗糙度和表面形貌的影响,分析了各磨削工艺参数对表面粗糙度的影响规律,并分析了单晶刚玉砂轮和CBN砂轮切屑的形态,还检测了磨削加工的表面形貌。结果表明：采用粒度为80、中软级、陶瓷结合剂的单晶刚玉砂轮磨削GH4169高温合金时,其磨削表面粗糙度较小,表面特征较稳定;磨削进给运动轨迹构成了试件已加工表面形貌轮廓的主要特征。在工件速度为8~21.66m/min、砂轮速度为15~30m/s、径向进给量为0.005~0.02mm、纵向进给量为1.3~3.6mm/r范围内,可以保证表面粗糙度Ra在0.14μm以内。     

A comparative study of residual stress and affected layer in Aermet100 steel grinding with alumina and cBN wheels

Residual stresses induced by finish machining processes have significant effect on fatigue strength of ultra-high strength steel in large structures. In this study, an experimental investigation was carried out to explore the residual stress and affected layer in grinding Aermet100 by using a resin bond white alumina (WA) wheel and cubic boron nitride (cBN) wheel, respectively. The grinding force and temperature were measured, and then the affected layer of residual stress, microhardness, and microstructure by a WA and a cBN wheel was obtained. The comparisons of surface residual stress studies and thermal–mechanical coupling mechanism on the affected layer were discussed in light of the current understanding of this subject. Experimental results show that grinding with cBN wheel can provide compressive residual stress and a smaller affected layer owing to its better thermal conductivity; the coupling effect of wheel speed and grinding depth plays a more significant role on surface residual stress; when grinding with parameters v _w?=?18 m/min, v _s?=?14 m/s, and a _p?=?0.01 mm, compressive residual stress and hardening effect appeared on ground surface, and the depth of residual stress layer is 40~50 μm; the depth of hardened layer is 30~40 μm and the depth of plastic deformation layer is 5~10 μm.     

单颗立方氮化硼磨粒磨削GH4169合金的仿真研究

根据单颗磨粒的切削特点,应用Deform-3D软件对单颗立方氮化硼磨粒磨削加工GH4169合金进行仿真,研究磨削过程中磨削深度和进给量对磨削温度、磨削力、磨削残余应力的影响。仿真研究表明,磨削深度对磨削结果的变化起主导作用,在所选用的磨削参数下,磨削温度介于350～650℃之间,进给方向磨削力最大为26 N,残余应力影响层深度可达60μm。研究结果为立方氮化硼砂轮高效磨削GH4169合金时磨削参数的选择提供了参考。     

磨削加工质量与生产效率的综合优化研究

针对目前存在的磨削优化研究成果偏重于加工质量,而无法兼顾加工效率的不足,对磨削加工质量与生产效率的综合优化策略进行了研究,对外圆磨削的主要目标及影响因素进行了归纳,以常规工艺参数及零件技术要求为约束条件,将外圆磨削表面粗糙度模型与材料去除率模型有机结合后形成综合目标函数,提出了外圆磨削加工的非线性优化模型。以正交设计法的磨削试验数据为基础,通过序列二次规划算法对模型加以训练,预测出最优磨削用量,在给定的磨削条件下,获得最优磨削用量为:磨削深度ap=0.011 mm,工件线速度vw=30 m/min,纵向进给量f=20 mm/r。最后,通过随机选取的工艺参数对模型进行了试验验证,试验结果表明,模型最大预测误差不超过16%,预测结果可为实际工艺规程编制中选择最优工艺参数提供参考。     

高速精密磨削9CrWMn冷作模具钢的磨削力和比磨削能

分析了高速精密磨削9CrWMn冷作模具钢的机理,采用DEFORM软件对高速磨削模具钢9CrWMn过程进行了磨削力仿真。使用高精密高速平面磨床对模具钢9CrWMn进行了高速精密磨削试验,并在线测量了多种工况下的磨削力。结果表明:在其他两组工艺参数不变时,随着工件进给速度增加,磨削力特别是法向磨削力会增大近45%;法向磨削力和切向磨削力随着砂轮的线速度上升而下降,法向磨削力下降近33%;磨削深度对磨削力影响较大,大的磨削深度对法向磨削力的影响尤其显著,可使法向磨削力增大近100%。分析了磨削工艺参数对比磨削能的影响规律,结果显示:随着磨削深度和工件进给速度的增大,比磨削能呈比较明显的下降趋势,符合磨削加工中的尺寸效应;随着砂轮线速度的增大,比磨削能呈上升趋势。最后,对高速磨削前后工件表面的微观形貌进行了对比分析,磨削力试验结果和仿真理论分析相一致。