超高速点磨削工艺磨削液的注入方式研究

分析了磨削液的冷却润滑机制和陶瓷结合剂CBN砂轮的堵塞机制;设计和完成了超高速点磨削砂轮堵塞试验;研究了超高速点磨削试验喷嘴形式和喷嘴布置,提出了将磨削区磨削液高压注入和非磨削区常压清洗相结合的超高速点磨削供液方式.     

内冷却砂轮工装研制

由于磨削加工中过高的磨削温度,可采用内冷却砂轮磨削,将切削液直接浇注到磨削区内部,破坏了磨削区的封闭性,从根本上解决磨削温度高引起的工程实际问题.在普通磨床上采用内冷却砂轮磨削就必须提供内冷却砂轮工装,通过对砂轮内冷却总体方案、内冷却砂轮工装设计进行了研究,研制出了结构简单,性能可靠高的内冷却砂轮工装,将该工装用于M7130C平面磨床进行磨削加工,大大降低了磨削区温度,有效避免磨削烧伤,提高了磨削加工质量,效果良好.实验表明内冷却砂轮可加工某些难加工材料,扩大了磨床加工范围.     

开槽砂轮磨削硅棒时的有限元模拟及磨削实验

端面砂轮磨削硅棒时,砂轮高速旋转并在硅棒表面形成一定压力的空气附面层,阻碍了磨削液进入磨削区参与有效冷却,为此设计了一种在磨料环内侧沿半径方向开设非贯通槽的新型砂轮结构,对该结构下的磨削情况进行有限元模拟,分析气液两相流流场分布,并开展磨削实验,多方面评估开槽砂轮的磨削性能。实验结果表明,开槽砂轮磨削后的硅棒表面粗糙度平均值为0.095μm,比未开槽砂轮约低10%;磨削过程中最大电流平均值为9.5A,降低约21%;修刀间隔平均值为18700mm,提高约38%;开槽砂轮表面清洁且无明显的发黑现象。研究结果表明：开槽砂轮在一定程度上可以削弱气障层,增加磨削区磨削液的体积分布,改善磨削区的清洗和冷却效果,提高砂轮的自锐性和锋利性,从而提高磨削质量和磨削效率。     

磨削液直角喷嘴

在磨削加工中,磨削液不仅具有冷却、润滑作用、而且能抑制与消除砂轮堵塞现象发生。在高速磨割加工时,砂轮表面紧贴着一层随砂轮转动的强空气流。用普通喷嘴向磨削区喷射磨削液时,磨削液往往不能冲断这种空气流,空气贴着砂轮表面进入磨削区,于是出现磨削区的磨削液供给量不足的问题,使高速磨削、超高速磨削的优点不能得以充分发挥。日本丰田工机开发的凸轮磨床,采用了如图所示的直角喷嘴,磨削液喷射在砂轮工作面上,隔断空气流,磨削液贴在砂轮表面随砂轮转动,取代了上述的强空气流。实验证明,采用普通喷嘴时,随着砂轮线速度的提高,的磨削液压力呈下降趋势;当线速度超过80m/s时,     

磨削陶瓷用带通液槽砂轮

1.带通液槽砂轮的构结带通液槽砂轮的结构如图1所示。注入到磨削液储存腔中的磨削液,在砂轮旋转离心力的作用下,通过各个通液孔和砂轮外圆上的槽浇入磨削区域。不管砂轮与工件的接触弧有多长,也能从砂轮内部往外注液,由此可达到充分的冷却,收到调整磨削刃分布和通液的双重效果。     

磨粒叶序化排布砂轮表面磨削液流场分析

为均化砂轮表面磨削液分布状态并获得最大的有效流量,根据叶序理论设计仿生结构的磨粒族砂轮。通过建立磨削区流场的运动方程和边界条件,利用流体力学软件(Fluent)仿真分析磨粒族叶序排布砂轮表面的磨削液流动状态,并与交错排布、矩阵排布及无序排布砂轮进行比较。结果表明:叶序排布砂轮磨削时磨削液在磨削区沿着叶列线沟槽均匀流动,有利于磨削热的传导和磨屑的及时排出;在相同的条件下,叶序排布磨粒族砂轮的磨削液有效流量更多,说明叶序排布砂轮较其他排布砂轮具有更好的冷却、润滑作用。     

流道结构对加压内冷却开槽砂轮磨削性能的影响

针对镍基高温合金磨削时磨削区因砂轮气障效应引起的过热问题,提出采用加压式内冷却磨削方法,鉴于砂轮内流道结构影响磨削液的流动特性和砂轮的磨削性能,同时考虑流道加工工艺和砂轮旋转时离心力的影响,设计直线型和弧线型两种内流道结构。利用计算流体动力学方法分析了流道结构对磨削区流场的影响,表明弧线型流道结构下磨削区的流体速度和分布均匀性更高。制备了具有弧线型和直线型内流道的两种加压内冷却开槽砂轮,在相同的磨削参数下进行了镍基高温合金磨削对比试验,分析砂轮线速度和磨削液压力对磨削温度、表面粗糙度和表面形貌的影响规律。结果表明:相比直线型流道,弧线型流道的冷却润滑效果更好,随砂轮线速度和磨削液压力的增大其换热效率提升更显著,得到的磨削温度和工件表面粗糙度值分别降低了16.8%和17.6%,并获得了更规则的加工表面形貌。     

磨粒有序化排布砂轮磨削液流场分析

为均化砂轮表面磨削液分布状态并获得最大的有效流量,根据叶序理论设计仿生结构的磨粒族砂轮。通过建立磨削区流场的运动方程和边界条件,利用流体力学软件(Fluent) 仿真分析磨粒族叶序排布砂轮表面的磨削液流动状态,并与交错排布、矩阵排布及无序排布砂轮进行比较。结果表明:叶序排布砂轮磨削时磨削液在磨削区沿着叶列线沟槽均匀流动,有利于磨削热的传导和磨屑的及时排出;在相同的条件下,叶序排布磨粒族砂轮的磨削液有效流量更多,说明叶序排布砂轮较其他排布砂轮具有更好的冷却、润滑作用。     

磨削陶瓷用带通液槽砂轮

<正> 1.带通液槽砂轮的构结带通液槽砂轮的结构如图1所示。注入到磨削液储存腔中的磨削液,在砂轮旋转离心力的作用下,通过各个通液孔和砂轮外圆上的槽浇入磨削区域。不管砂轮与工件的接触弧有多长,也能从砂轮内部往外注液,由此可达到充分的冷却,收到调整磨削刃分布和通液的双重效果。 2.利用电沉积金刚石带通液槽砂轮缓进给强力磨削陶瓷所用砂轮是:MEL140P_2,φ205×5、槽宽2mm、槽数120条、槽率37％(槽宽占     

双液磨削法

油性磨削液(简称油液)能提高砂轮耐用度,但易于使工件产生热变形,并且可能引起火灾。水溶性磨削液(简称水液)冷却性能好,但砂轮易于磨损,且当使用CBN砂轮时,可能产生水解作用。为了使两种磨削液都扬长避短。日本某大学试验成功一种双液磨削法:磨削时向磨削区浇注油液,以保持砂轮精度,同时向工件浇注水液,以抑制工件的热变形,并消除磨削火花。     

磨削过程中磨削液的有效利用及其实现技术

在磨削加工过程中,一般都是利用向磨削区供给充分冷却液的方法来抑制零件表面温度升高和解决热损伤。但是由于砂轮的高速旋转,会在砂轮的表面形成一个高压空气边界层,阻止磨削液有效的进入磨削区,使加工条件恶化,磨削区温度升高,影响了工件的表面质量和完整性。通过合理的选择供液压力、流量和供液方式及喷嘴形式来提高进入磨削区有效磨削液的比例,进而更好的发挥磨削液的冷却作用,降低磨削区温度,保证工件表面质量和表面完整性,同时也有利于实现绿色磨削加工。     

高速磨削合成切削液的研制

当砂轮线速度高于50ｍ/ｓ时,单位时间内通过磨削区的磨粒增加,砂轮与工件的摩擦加剧,发热量增大,引起合成切削液(以下简称磨削液)温度升高[1]。在高速磨削产生的高接触压力下,如果磨削液的清洗性差,则切屑容易粘附在砂轮表面,造成砂轮气孔堵塞、变钝,使用寿命缩短;如果磨削液的润滑性和冷却性差,易造成工件表面烧伤、拉毛和划伤。目前,一些厂的高速磨床仍用普通磨削液,其结果是工件表面粗糙,砂轮耐用度下降,磨削液使用周期变短。针对高速磨削的特点,研制了一种用于轴承加工的高速磨削液,并已应用于工业生产中。1　组成与制备高速磨削液应具…     

流道出口位置对加压内冷却砂轮磨削性能的影响

鉴于开槽砂轮内流道出口位置影响磨削液的冷却润滑效果,设计制备了磨料环可周向旋转的加压内冷却开槽砂轮,使内流道出口位于砂轮磨料区或开槽区。建立了磨削弧区温度场仿真模型,模拟结果表明流道出口置于开槽区时换热效果更好。在相同加工参数下进行了磨削对比试验,结果表明：相比位于磨料区,流道出口位于开槽区时获得的磨削温度、表面粗糙度分别下降了16%和15%,工件表面更光滑规整,残余拉应力效应显著降低。     

磨削油在硬质合金刀具高质量磨削过程中的应用研究

为研究磨削油对硬质合金刀具高质量磨削的影响,通过对两种不同磨削油的清洗性、渗透性及冷却性等基本性能进行测试,分析磨削硬质合金刀具时对机床负载、砂轮工作表面、硬质合金刀具磨削表面质量以及磨削温度的影响规律。试验结果表明：砂轮表面形貌变化、砂轮磨耗磨损和机床负载主要受磨削油清洗性能的影响,磨削油的清洗性能越好,WC在砂轮工作表面黏附越少,砂轮表面形貌变化、砂轮磨耗磨损和机床负载越小;硬质合金刀具圆周刃崩边大小及前刀面粗糙度主要受磨削油渗透性能的影响,其渗透性能越好,磨削区越易形成油膜,圆周刃崩边大小及前刀面粗糙度值越小;磨削区温度主要受磨削油冷却性能的影响,其冷却性能越好,带走的磨削热越多,磨削区温度越低。     

自适应接触区压力的磨削液供给系统设计

磨削加工过程中由于砂轮高速旋转将在砂轮周围产生高速气流场,气流场会阻碍磨削液进入到接触区,影响磨削液的冷却、润滑和清洗砂轮效果。砂轮周围的气流场与砂轮转速有着密切联系,在砂轮转速改变时,其气流场的压力分布也随之变化。传统的磨削液通常采用定参数供给方法,而未充分考虑砂轮速度对磨削液注入效果的影响,造成有效磨削液比例很低,由此也造成磨削工艺绿色度不高。在对砂轮气流场的压强与速度分布分析的基础上,提出了一种与砂轮转速自适应的磨削液供给方法,优化设计磨削液供给液流路线,并使用光电编码器和单片机实现了磨削液智能供给,完成了系统设计。     

形貌重构砂轮磨削试验研究

设计了一种金刚石纤维切削装置,用其对白刚玉砂轮进行断续飞切来加工出断续微沟槽,从而实现砂轮的表面形貌重构。采用原始砂轮及形貌重构砂轮分别进行GCr15淬硬轴承钢的常温干式、浇注式磨削的对比试验研究,探讨了形貌重构砂轮的磨削性能。试验结果表明:相较于原始砂轮,在相同的试验条件下形貌重构砂轮在磨削时其磨削力和磨削温度均可以显著降低。通过常温干式、浇注式润滑条件下的磨削对比试验验证了形貌重构砂轮可以更有效地将磨削液带入磨削区进行润滑冷却。     

加压内冷却方法在高温合金磨削中的应用

针对镍基高温合金在磨削加工中大量磨削热的冷却问题,提出采用加压内冷却与断续磨削结合的冷却方法,实现磨削过程中充分冷却磨削弧区高温的目的。设计制备磨粒有序排布的加压内冷却砂轮,采用Fluent有限元软件建立砂轮磨削GH4169高温合金的温度场模型,模拟分析砂轮转速和冷却液压力对砂轮散热性能的影响。开展加压内冷却砂轮磨削GH4169实验研究,分别对磨削温度、表面粗糙度以及表面微观形貌进行对比和分析。结果表明：在相同的磨削参数条件下,相对外冷却方式,内冷却方式能获得更优良的加工表面质量,磨削温度和表面粗糙度均明显降低;在其他磨削参数相同时,冷却液压力越大,磨削温度越低且表面粗糙度越小,表面形貌更加规则、完整。     

成型面干磨削用旋转热管砂轮换热性能研究

制约难加工材料成型磨削的主要问题是磨削烧伤.现有的冷却技术大多基于冷却液进行冷却,而鲜有学者从砂轮基体本身的换热潜能出发来解决磨削热的疏导问题.提出借鉴高效传热性能热管技术实现磨削弧区强化换热的构想,针对典型盘类零件型面特征,制作了轴向旋转热管砂轮,通过监测热管内部的温度分布,分析了不同转速、充液率以及热流密度条件下轴...     

微孔砂轮射流冲击内外冷却技术在钛合金磨削中的应用研究

论述了钛合金材料理化特性和导致磨削加工困难的原因;阐述了冷却液在磨削中的基本作用;描述了微孔砂轮射流冲击内外冷却机理;给出了微孔砂轮射流冲击内外冷却磨削钛合金零件表面质量和砂轮表面形貌电子扫描分析报告;指出微孔砂轮射流冲击内外冷却新工艺最大限度地发挥了冷却液的冷却、润滑和冲淋作用,有效地解决了磨削钛合金零件表面产生拉伤、烧伤和砂轮表面粘结等工艺难题.     

砂轮渗透磨削液能力的理论分析

磨削烧伤是妨碍磨削效率进一步提高的一大因素.因此近年来除了提高磨削液的自身品质外,在普通供液、喷射供液等方法基础上隔气板、挡风板、喷嘴及位置选择等研究十分活跃,试图开发出一种更有效的供液方式.作者曾想通过砂轮的渗透将磨削液带入磨削区,以达冷却与润滑之目的,下面针对这一想法作一粗浅的理论分析.1 适用于砂轮渗透流的基本方程式