SG砂轮磨削镍基合金GH4169砂轮磨损机理与磨削性能的实验评价

目的 减少磨削镍基合金GH4169过程中砂轮磨损和堵塞现象,提高工件表面质量.方法 采用WA和SG砂轮磨削镍基合金GH4169,通过观察磨削前后砂轮表面微观形貌,研究两种砂轮表面材料粘附、堵塞以及磨粒破碎等主要磨损机制.从磨削力、工件表面形貌、磨削比能3个方面评价两种砂轮的磨削性能,并探究磨削参数对砂轮磨削力、工件表面形貌、磨削比能的影响规律.结果 在去除相同体积材料时,SG砂轮的磨削力较小,所消耗的能量较WA砂轮低21.5％,SG砂轮所加工工件表面的粗糙度明显低于WA砂轮所加工工件表面的粗糙度,两者表面粗糙度差值均在1μm以上.SG砂轮表面材料粘附现象较轻,WA砂轮表面出现了大面积的材料粘附,造成了砂轮堵塞.结论 SG磨粒因内部致密的微小晶粒所决定的微破碎机制,使SG砂轮在磨削镍基合金GH4169过程中保持了锋利的磨削刃,减少了砂轮表面的材料粘附,同时也获得了良好的工件表面质量.另外,SG磨粒较WA磨粒具有更佳的力学性能,使其在去除相同体积材料时所消耗的能量更少.     

基于声发射技术的砂轮磨损实验研究

砂轮磨损状态复杂多变,磨损信号干扰多,特征提取困难。文章针对砂轮磨损过程,提出一种基于声发射技术的砂轮磨损表征方法。利用小波能量分析对磨削过程声发射RMS(均方根)信号进行重构与消噪,研究声发射RMS(均方根)信号频谱矩心这一特征值与工件表面粗糙度的对应关系。得出砂轮修整初期频谱矩心低,砂轮磨损后频谱矩心显著增大,由于磨粒自锐作用,频谱矩心会呈现周期性变化规律;在同一周期内,处于低频段的砂轮磨削出的工件表面粗糙度必优于处于高频段的砂轮;在不同周期内砂轮磨削出的工件表面粗糙度不具有可比性;表明了磨粒自锐的随机性。而且随着砂轮磨损的增加,频谱矩心高频段持续时间越来越长,直至砂轮剧烈磨损。     

陶瓷结合剂金刚石砂轮组织结构对其性能的影响

研究单晶硅片磨削用陶瓷结合剂金刚石砂轮的组织结构对砂轮性能的影响,评估砂轮组织结构对砂轮磨损速率、磨床主轴电流、磨削后的单晶硅片表面粗糙度及其表面形貌的影响。试验结果显示:主轴电流随着砂轮组织中孔隙率的增加呈现下降趋势,从最高的7.0 A降低至6.3 A;砂轮的磨损速率则表现出相反的规律,气孔率最大的砂轮的磨损速率是最小的砂轮的近2倍,分别为2.525 2 μm/片和1.423 8 μm/片;砂轮组织结构对磨削后工件的表面粗糙度影响不大,工件的表面粗糙度R_a值分别为7.67、7.47和7.37 nm;但当气孔孔径过大、孔壁变薄时,会造成磨削工件表面出现深划痕,导致硅片磨削质量恶化。      

修整参数对陶瓷cBN砂轮磨削效果的影响

本研究采用陶瓷cBN砂轮加工冷激合金铸铁凸轮,采用金刚石滚轮对砂轮进行在线修整。通过改变修整量、滚轮与砂轮的相对移动速度、修整速比,得出修整参数对砂轮磨削效果的影响规律。研究结果表明,当修整量从5μm×4降低到5μm×3时,工件表面粗糙度从0.25μm增大0.27μm,但仍可满足加工表面粗糙度要求,而砂轮修整量减少1/4,砂轮使用寿命延长;滚轮与砂轮的相对移动速度从0.1 mm/r增大到0.15 mm/r时,工件表面粗糙度值Ra从0.354μm上升到0.452μm,砂轮耐用度从750个工件降低到480个;修整速比增大,工件磨削表面粗糙度增大,当修整速比从0.61增大到1.35时,工件表面粗糙度值Ra从0.2μm增大到0.63μm。     

几种因素对快速点磨削表面粗糙度的影响

分析了点磨削加工表面形貌及其精度的几种影响因素.研究发现:砂轮速度和磨削深度对表面粗糙度的影响都可归结为未变形切屑厚度的改变.减小点磨削倾斜角,可以减小未变形切屑厚度,从而得到理想的表面粗糙度.加大磨削深度和轴向进给量可提高材料去除率,但会造成粗糙度增大.这可归结为砂轮有效磨粒数的减少导致工件的表面粗糙度降低.点磨削通过改变倾斜角大小来增加参与磨削的有效磨粒数,保证高材料去除率的同时获得良好表面质量.增加光磨次数和应用倾斜型砂轮都增加了磨粒和工件表面轮廓突峰的接触次数,对于改善表面粗糙度十分有益.     

两种砂轮磨削S136钢的实验研究

采用氧化铝砂轮和cBN砂轮对S136模具钢进行磨削实验,研究两种砂轮磨削S136钢过程中磨削力与磨削温度随磨削参数的变化规律,以及磨削力、磨削温度与磨削表面硬度、表面烧伤、表面粗糙度等的关系。实验结果表明:在相同的磨削参数下,氧化铝砂轮的磨削力比cBN砂轮的磨削力大10～30 N;氧化铝砂轮的磨削温度远远高于cBN砂轮的磨削温度,并且随着切深的增加,两种砂轮的温度差值增大;当磨削温度达到一定值时,工件的磨削表面出现烧伤,工件表面粗糙度急剧增加,工件表面硬度显著降低。     

粗磨粒金刚石砂轮精密磨削工程陶瓷的试验研究

为了实现粗磨粒金刚石砂轮延性域磨削加工SiC陶瓷材料,采用碟轮对粒径为297~420μm的粗磨粒金刚石砂轮进行了精密修整。然后,使用经过修整好的粗磨粒金刚石砂轮对SiC陶瓷进行磨削加工。在此基础上,对不同的砂轮线速度、工件进给速度、磨削切深对SiC陶瓷表面粗糙度和表面形貌的影响进行了研究。试验结果表明:经过精密修整的粗磨粒金刚石砂轮是能够实现SiC陶瓷材料的延性域磨削的,表面粗糙度值Ra达到0.151μm;随着砂轮线速度增大、工件进给速度和磨削切深减小,SiC陶瓷表面的脆性断裂减小,塑性去除增加。     

CBN砂轮磨削薄壁球轴承内圈滚道的试验研究

提出了用立方氮化硼(CBN)砂轮代替传统的微晶刚玉砂轮磨削薄壁球轴承内圈滚道的方法,探讨了不同工艺参数对工件表面粗糙度和圆度精度的影响.试验结果表明,当CBN砂轮粒度变细时,可以明显改善磨削表面粗糙度,而对工件圆度值的影响较小;随着进给量增大,加工表面粗糙度值和滚道圆度误差值均增大;随着磨削速比降低加工表面粗糙度值增大.得出了最佳工艺参数为:磨削速比值ν工/ν砂=1/24,磨削进给量0.6 mm/min,砂轮粒度80#;其加工效果为:滚道圆度值由4μm稳定降低至2.5μm范围内,表面粗糙度由Ra 0.42 μm降低至Ra 0.28μm,尺寸一致性提高37%,无烧伤现象;生产率比微晶刚玉磨削提高40倍以上,砂轮耐用度提高50倍以上.     

仿鸟羽结构自润滑金刚石砂轮磨削碳化硅陶瓷实验研究

目的 减少金刚石砂轮磨削工程陶瓷材料时的砂轮磨损，改善加工表面质量。方法 以人造金刚石为磨料，青铜结合剂为黏结剂，加入一定质量分数的二硫化钼和二氧化钛纳米颗粒作为填充材料，制备出青铜结合剂自润滑金刚石砂轮。利用脉冲激光在金刚石砂轮表面烧蚀出经设计的仿鸟羽减阻几何结构，得到新型仿鸟羽结构自润滑金刚石砂轮。制备了4种不同工况砂轮，传统青铜金刚石砂轮（TGW）、纳米自润滑金刚石砂轮（NGW）、仿鸟羽结构化金刚石砂轮（FGW）、仿鸟羽结构化纳米自润滑金刚石砂轮（FNGW）以对比其磨削性能差异。开展Si C陶瓷磨削实验，研究FNGW磨削机理。从磨削力、表面质量、砂轮磨损3个方面评价FNGW磨削性能。结果 纳米颗粒的加入不会降低砂轮力学性能，砂轮表面的仿鸟羽结构激光成型烧蚀质量较高，对未烧蚀区域没有影响。与TGW相比，FGW除工件表面粗糙度值Ra与砂轮磨损有略微改善外，其他磨削性能都有明显提升。NGW磨削性能都有所提升，但提升效果不太明显。结合二者优势的FNGW，其各磨削性能都有显著提升。其中磨削力最大降低了65.1%，工件表面粗糙度值Ra最大降低了21.5%，砂轮磨损明显减少，有效提升了砂轮的使...     

基于Matlab的数控磨削球面粗糙度分析及仿真

文章通过对数控磨削球面的表面粗糙度的形成机理分析,建立了磨粒轨迹坐标系的数学模型并进行计算;然后利用Matlab软件对数控磨削球面的加工轨迹进行了仿真,且对砂轮的形貌,如相邻磨粒的间距以及磨粒高度的随机分布建立了公式,进而编制M文件计算不同参数变化时表面粗糙度的取值,采用列表的方式对影响磨削球面表面粗糙度的各个影响因素综合比较,得出合理选择数控磨削球面时加工方式及砂轮的粒度和浓度、砂轮转速及砂轮直径、工件转速及工件直径、工件的加工部位等各项因素的综合方法。     

小直径砂轮超声振动磨削SiC陶瓷的表面质量研究

用小直径砂轮超声振动磨削和普通磨削加工SiC陶瓷零件,对比研究砂轮线速度、工件进给速度、磨削深度和超声振幅对其磨削表面质量的影响。结果表明:与普通磨削相比,超声振动磨削的磨粒轨迹相互交叉叠加,工件表面形貌更均匀,表面质量更好。由于超声振动时的磨粒划痕交叉会使磨粒产生空切削,因而降低了其磨削力,使磨削过程更加稳定。超声振动磨削的表面粗糙度和磨削力随砂轮线速度和超声振幅的增加而降低,随工件进给速度和磨削深度的减小而降低。且砂轮线速度、工件进给速度较小时,超声振动磨削的效果更明显。      

基于改进神经网络算法的螺杆砂带磨削表面粗糙度预测研究

目的 探究工艺参数对螺杆转子砂带磨削表面质量的影响规律.方法 采用工件轴向进给速度为100～300 mm/min、砂带线速度为4.4～13.1 m/s、砂带张紧压力为0.2～0.3 MPa、磨削压力为0.4～0.5 MPa、砂带粒度为120～800目的工艺参数进行螺杆转子砂带磨削正交实验,基于改进的神经网络算法,建立螺...     

刚玉砂轮缓进深切磨削K444镍基高温合金研究

为评价K444高温合金的磨削加工性能,采用棕刚玉砂轮和白刚玉砂轮进行磨削试验,对比分析其磨削力、磨削比能、磨削工件的表面形貌和表面粗糙度以及砂轮磨损.结果表明:相比于白刚玉砂轮,棕刚玉砂轮的磨削力更小,磨削后工件表面粗糙度低,其表面粗糙度Ra在0.206～0.455μm,更易获得光滑的磨削表面.对表面粗糙度的敏感度分析...     

铁基金刚石砂轮生物在线修整加工性能的试验研究

生物在线修整(BID)是一种环境友好的金属基砂轮修整技术。以清水为对照,采用不同Fe3+质量浓度的嗜酸氧化亚铁硫杆菌(A．f)磨削液,通过生物在线修整试验,比较及分析不同Fe3+浓度对铁基金刚石砂轮磨削单晶碳化硅工件时的磨削力、工件表面粗糙度以及砂轮表面磨粒出露高度的影响。结果表明:与清水组相比,生物修整可明显降低磨削过程中的法向力和切向力;随着生物修整液中Fe3+浓度的提高,磨削力呈现下降趋势,磨削力比先下降后缓慢上升至3.42。生物修整还可以有效降低加工粗糙度,修整液中Fe3+浓度为3.0 g/L 时,其表面粗糙度最低为259.67 nm。产生上述结果的主要原因是通过生物修整有效地提高了磨削砂轮中磨粒的出露高度。      

应用弹性砂轮对铝合金镜面磨削工艺研究

目的解决铝合金手机外壳传统抛光工艺中存在的抛光效率低等问题。方法采用聚氨酯弹性砂轮对6061铝合金进行了磨削加工,使用正交试验研究了磨料粒度、进给速度、切削深度、砂轮线速度对加工表面粗糙度及材料去除率的影响。试验中使用折线走刀方式进行加工,可减轻磨料分布不均带来的影响。使用白光干涉仪测量了加工后表面的粗糙度,通过计算单位时间内工件的质量变化得出了去除率,并通过对结果的综合优化得出了最优工艺参数。结果在选取的16组磨削工艺参数中,可获得的最低表面粗糙度为44.87 nm,最大去除率为0.329 g/min。对表面粗糙度影响最大的因素为磨料粒度,影响最小的因素为进给速度;对材料去除率影响最大的因素为切削深度,影响最小的为进给速度。经过综合优化,最佳工艺参数组合为:砂轮600#,转速2000 r/min,切削深度0.04 mm,进给速度20 mm/min。结论弹性聚氨酯砂轮应用于铝合金磨削可提高加工表面质量,可简化工艺流程,节省备料和安装调整时间,从而提高效率。     

砂带磨削接触压强模型分析与实验

为验证赫兹接触模型在砂带磨削中应用的准确性,利用ABAQUS软件建立砂带磨削接触有限元模型,分析厚度比、橡胶硬度、接触压力和工件的曲率半径等因素对接触压强和接触参数的影响,以橡胶接触轮与平面和曲面工件的接触实验验证模型的合理性。分析和实验结果表明:忽略影响较小的因素,砂带磨削接触状态基本符合赫兹接触理论。当圆柱接触轮与曲面工件接触时,接触应力分布呈半椭球型,有限元分析与实验结果验证其准确性;当厚度比为20%,橡胶的肖氏硬度为70 HS时,橡胶接触轮的力学性能与赫兹接触理论误差最小。      

GCr15轴套纵扭超声磨削表面形貌预测及试验研究

目的 构建纵扭超声磨削(LTUG)表面形貌预测模型,分析工艺条件和参数对表面粗糙度Ra值的影响,揭示GCr15轴套LTUG内圆表面形成机理。方法 基于弹性变形对LTUG单颗磨粒运动轨迹的影响,根据切削厚度概率密度函数和相邻磨粒轨迹重叠效应,建立了多磨粒超声振动作用下的最大未变形切削厚度模型,利用表面残余材料高度公式建立了GCr15轴套内圆磨削形貌预测模型,以LTUG和普通磨削(OG)方式对GCr15轴套内圆进行试验,采用正交试验验证表面形貌模型的准确性,观察并分析LTUG和OG作用后的GCr15轴套内圆表面形貌,最后利用所建立的表面形貌模型,研究磨削参数和超声振幅对表面Ra值的影响。结果 结果表明,基于所建立的表面形貌模型计算而得的表面Ra值与试验结果间的误差在13.2%以内,与OG相比,LTUG作用下的表面沟槽磨痕更均匀;LTUG作用下的表面轮廓呈现规律的周期性波动,且随振幅的增大,表面轮廓顶峰之间的间距逐渐增大;LTUG作用下的表面Ra值均低于OG,表面Ra值的降低幅度最大达到20%,随振动幅值的增大,表面Ra值逐渐减小,当振幅增大到一定程度时,表面Ra值呈现增大趋势。结论 建立的LTUG形貌预测模型具有良好的准确性,在合适的工艺参数下,LTUG可明显降低表面Ra值,与OG相比,在相同时间内,LTUG作用下的磨粒运动轨迹长度更长,且LTUG区域的弹性变形对磨粒运动轨迹和最大未变形切削厚度均有不同程度的影响。     

磨削过程中砂轮耐用度的试验研究

当砂轮磨钝时,磨削力、力比、磨削振动振幅、磨削噪声声压、磨削表面粗糙度以及工件不圆度均会发生急剧变化,因此可把它发生急变以前的某一时间作为砂轮的耐用度。本文根据所建立的砂轮耐用度判定标准,研究了外圆磨削300M超高强度钢时磨削参数对砂轮耐用度的影响。     

永磁场磁力研磨TC11钛合金的实验研究

目的解决钛合金机械加工后表面质量差的难题。方法采用磁力研磨工艺对TC11钛合金进行了表面光整加工。以表面粗糙度为主要评价指标,研究了磁力研磨工艺参数对钛合金表面质量的影响,并对工艺参数进行了优化。采用优化后的工艺参数对钛合金进行了表面光整加工,研究了磁力研磨工艺对钛合金金相组织的影响。结果当加工间隙为3 mm时,研磨压力适宜,加工后工件表面粗糙度值最小。采用粒径为100目的磨粒使工件表面研磨加工后纹理更细,表面粗糙度值最低。提高主轴转速,工件表面材料去除率增加,当主轴转速为1500 r/min时,加工后工件表面粗糙度值最小。对比工件加工前后的金相组织,加工后试样表面组织晶粒变细,晶界增多,工件表面应力状态由张应力转变为压应力。结论实验确定了较优的工艺参数组合,即:加工间隙为3 mm,磨粒粒径为100目,主轴转速为1500 r/min。采用永磁场磁力研磨工艺,能够大幅降低TC11钛合金表面粗糙度,并使钛合金表面组织得到改善。     

微晶刚玉砂轮缓进给磨削镍基高温合金GH4169及花键研究

镍基高温合金GH4169作为一种典型的难加工材料,已被广泛应用于航空发动机各类零部件。微晶刚玉砂轮以其优异的自锐性正被逐渐用于磨削加工航空材料。为优选加工高温合金涡轮轴花键的砂轮,使用SG、5SG和TG三种磨料的微晶刚玉砂轮开展高温合金缓进给磨削试验,研究磨料种类对磨削力、磨削温度和表面粗糙度的影响规律。研究结果表明:缓进给磨削高温合金GH4169时,5SG磨料微晶刚玉砂轮的磨削力和温度最小,TG磨料砂轮次之,SG磨料砂轮最大。三种磨料砂轮磨削后的工件表面粗糙度值R_a均在0.3 μm以下。最后,选用5SG磨料微晶刚玉砂轮加工高温合金花键样件,各项检测结果均能满足指标要求。