电泳砂轮形成及磨削机理研究

介绍了超微细磨粒的电泳特性，并利用该特性试验研制一种新型的高密度低结合度超微细磨粒动态电泳砂轮，分析了电泳砂轮形成过程，从不同角度对电泳砂轮磨削机理进行了分析研究。     

电泳砂轮形成及其磨削应用研究

微细磨粒砂轮的试验是当前砂轮试制的主要发展方向，对超微磨粒电泳效应的特性进行了研究，利用该特性研制了一种高密度，低结合度的电泳砂轮，并对脆性材料进行磨削加工。试验结果表明，电泳砂轮十分显著地降低工年表面的粗糙度。     

多粒度号氧化铝砂轮形貌特性参数评价

采用激光位移传感器检测氧化铝砂轮的三维形貌,获取砂轮局部表面形貌模型,评价了多粒度号的氧化铝砂轮的特性参数。对磨削加工前后,不同粒度号砂轮表面形貌的磨粒密度、出刃高度、有效出刃高度等特性参数进行研究,并拟合出氧化铝砂轮出刃高度分布曲线。结果表明,砂轮单位面积上的磨粒数、磨粒高度以及磨粒间距均具有不均匀性。相同粒度号的砂轮磨粒密度变化与组织号相符,相同粒度号的砂轮硬度与磨削前后的磨粒密度差值成反比。磨削前后的磨粒出刃高度分布均近似为正态分布。有效出刃高度与砂轮的粒度号成反比,与砂轮硬度成正比。     

磁流变效应微砂轮的磨粒半固着机理研究

针对磁流变效应微砂轮抛光工艺,理论分析了磁流变效应磁链对磨粒的有效约束使磨粒处于半固着状态的机理。建立了磨粒受磁链约束的模型,研究了磁流变工作液中磨粒的种类、大小、形状和体积分数等特性对磨粒半固着状态以及所形成的磁流变效应微砂轮性能的影响。进行了磁流变效应微砂轮加工沟槽实验,分析了磨粒特性对材料去除率的影响,实验结果与理论分析相吻合,表明所建立的磁流变效应微砂轮磨粒半固着理论是正确的。     

电泳技术在脆性材料磨削中的应用

利用超微磨粒的电泳特性，在加工过程中使超微磨粒向工具泳动并沉积在工具表面，形成一动态的超微磨粒层，对脆性材料表面进行精密加工。本文介绍超微磨粒层的形成机理和特性，并通过对硅片进行电泳磨削的实验数据，看重讨论该技术的工艺特性及其对脆性材料加工质量的影响。研究结果表明，该加工技术能明显地降低被加工表面的粗糙度。     

低浓度陶瓷CBN砂轮有效磨粒统计及磨削性能研究

为探究低浓度陶瓷CBN砂轮表面有效磨粒对砂轮磨削性能影响规律,首先建立了静态有效磨粒比模型,并提出有效磨粒检测统计新方法,然后选择不同浓度、不同粒度砂轮开展磨削试验研究。试验结果表明:降低磨粒浓度可提高静态有效磨粒比,提高磨料利用率,但磨粒浓度低于30%时则砂轮磨削性能恶化;升高磨粒浓度可增加静态有效磨粒数,提高砂轮切削能力,但磨粒浓度达到70%以上则砂轮磨削性能无法进一步提升,且严重降低砂轮性价比;不同粒度的低浓度砂轮,在相同条件下,细粒度砂轮可发挥更优磨削性能。     

软固结气压砂轮磨粒磨损研究

为解决自由曲面高效光整加工的问题,将软固结气压砂轮光整技术应用到模具加工中。软固结磨粒群在磨削时能受到柔性支撑,其磨削特性既不同于砂带,也不同于游离磨粒,然而气压砂轮有效加工的时间很短,磨损情况较为严重。针对这一情况,开展了软固结磨粒群磨粒的磨损过程及磨损机理分析,通过实验分别对气压砂轮自转速度ω、气压砂轮下压量d以及磨粒种类等与气压砂轮磨粒磨损之间的关系进行了研究和评价,并对不同种类磨粒的磨损表面进行了观测。研究结果表明:软固结磨粒磨损可以分为初期磨损阶段、正常磨损阶段和严重磨损阶段;磨粒的磨损随着气压砂轮自转速度ω和下压量d的增大而变得严重,但是当气压砂轮自转速度ω增加到某一定的值时,磨粒的磨损反而会下降。     

超硬磨粒可控排布砂轮研究进展

在磨削加工过程中,砂轮上磨粒的分布、排布方式影响着磨粒与工件材料的相互作用形式、磨削痕迹分布次序及材料去除特性等,进而决定着磨削表面形貌、亚表面质量、磨削力等。相对于磨粒随机分布的砂轮,通过合理调整有序化砂轮表面上磨粒的位置和分布方式,有助于使砂轮表面磨粒受力均匀、容屑空间大小合理,从而减小加工过程中的磨削力,降低磨削温度,提高磨具的寿命及磨削性能。目前,相比磨粒簇和结构化等有序砂轮,磨粒有序化砂轮的研究是发展较早、相关理论较多、相对成熟的研究方向。综述了超硬磨粒可控排布砂轮制备的研究现状,探讨了磨粒定向排布、叶序排布与其他排布超硬磨粒可控排布砂轮的理论及应用现状,展望了超硬磨粒可控排布砂轮未来的研究方向。     

轴向超声辅助单颗CBN磨粒切削运动分析及切削力试验研究

为了研究CBN磨粒砂轮在轴向超声振动条件下的磨削特性,通过轴向超声振动辅助条件下单颗CBN磨粒切削试件的试验,以磨削力为研究对象,研究了轴向超声振动辅助条件下单颗CBN磨粒切削力,从微观角度进行磨粒的运动分析。研究表明:轴向超声辅助条件下的切削力,无论是单颗磨粒所受的法向力F_n还是切向力F_t的值均小于普通条件下的切削力。轴向超声振动辅助条件下单颗CBN磨粒切削运动轨迹是由刀具围绕工件的旋转运动和刀具的高频振动复合而成,其轨迹整体符合正弦曲线轨迹。通过正交试验得出,在一定条件下,轴向超声辅助下的切削力随磨粒切削速度、磨削深度的增大而增大,普通加工中随磨粒大小的增大而增大,超声加工时随磨粒增大有先增后减的趋势。此次试验研究对后期整个CBN砂轮在超声辅助条件下磨削的研究以及CBN砂轮的制备方面都有一定的意义和价值。     

杯形CBN砂轮端面磨削的自锐过程分析及磨削效果改善

以曲线沟槽的磨削加工为目的 ,本文对金属结合剂杯形小直径 CBN砂轮端面磨削沟槽底面时的砂轮自锐 (Self- dressing)过程进行了研究。金属结合剂杯形小直径 CBN砂轮的自锐行为表现为磨粒磨损后的破碎产生新切削刃 ,磨钝磨粒的脱落和砂轮结合剂被磨屑去除产生新磨粒 ,保持了砂轮工作面上磨粒密度的相对稳定 ,维持了砂轮的锋锐性。通过提高砂轮硬度以期减缓磨粒脱落 ,增加单个磨粒的服务期限 ,试验结果表明已加工表面粗糙度 Rz小于 3.5 μm,砂轮磨损减小了 40 % ,磨削过程稳定 ,取得了良好的磨削效果     

切入磨削与纵向磨削的磨削力分析与比较

研究了同时包含切入磨削和纵向磨削的复杂外圆磨削过程。根据纵向磨削过程的特点,将砂轮等效成若干个小砂轮,在传统阶梯模型的基础上构建了砂轮磨损的抛物线模型。推导了基于两种模型的纵向磨削切向分力和切入磨削切向分力的比较公式,两切向分力的比值反映了切入磨削和纵向磨削转换时切向分力的变化情况,它主要与磨削系数、砂轮宽度和纵向进给速度有关。采用砂轮主轴功率信号分析磨削切向分力,通过实验验证了抛物线模型更符合实际情况的结论。研究结果为采用磨削力信号和功率信号研究复杂磨削过程的监控提供了参考依据。     

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。     

磨削加工时磨削液的流体动压效应

根据流体动压润滑理论,分析了平面砂轮磨削液的流体动压效应,并考虑砂轮渗透度的影响,推得了有限宽线接触条件下磨削液三维流动的Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程,用数值分析方法,得出了砂轮磨削区内磨削液动压力的分布曲线和液膜举起力。然后进一步分析讨论了砂轮渗透度、砂轮与工件间的相对速度及相对间隙对液膜举起力的影响。数值计算结果与实测数据基本吻合。     

磨粒叶序排布砂轮磨削的磨削力模拟分析

为了改善超硬磨料砂轮的磨削能力,基于生物学的叶序排布理论,提出了一种新型有序化排布磨料的超硬磨料砂轮。利用Ls—dyna仿真软件的光滑粒子法（SPH）,对叶序排布砂轮进行了磨削力的分析研究,得出了叶序参数和磨削用量对磨粒叶序排布外圆砂轮磨削力的影响规律。仿真结果表明,合理地选择叶序系数忌和磨料半径r,可以使叶序排布砂轮在磨削过程中获得较低的磨削力。     

ZK蜗杆磨削中砂轮廓形的智能化修整

提出了包含多个砂轮修整参数的锥面砂轮数学模型，推导出了基于该砂轮模型的ZK蜗杆齿面方程。在此基础上，讨论了数学模型中修整参数对砂轮廓形的影响规律，提出了ZK蜗杆磨削过程中砂轮的智能化修整原理，实现了根据砂轮半径的变化对砂轮廓形进行高精度、实时地自动修整。     

多线砂轮复合自动修磨装置的设计与精度检验

多线砂轮复合自动修磨装置采用CNC数控系统,利用两个独立金刚石滚轮休整器,实现单支和多支砂轮的高精度修磨,极大地降低了人工操作带来的加工误差,提高了产品加工精度和效率。通过表面粗糙度检测数据可知,具有多线砂轮复合自动修磨装置的数控丝锥螺纹磨床完全符合加工精度要求。同时,采用多元回归方程建立基于砂轮修整参数的表面粗糙度预测模型,并设计单因素试验,得到砂轮修整参数与表面粗糙度之间的关系。由显著性分析结果得出,径向修整进给量是影响表面粗糙度的主要因素。     

垂直式超硬砂轮圆弧修整器设计与砂轮修整

针对圆弧形超硬砂轮修整难度大、修整精度低的问题,对树脂结合剂圆弧形金刚石砂轮进行了精密修整研究。设计制造了一种垂直式超硬砂轮圆弧修整器,通过修整试验研究了不同粒度的圆弧形砂轮在修整前后表面粗糙度、弧形精度、圆度、表面形貌的变化情况。砂轮修整前后对氮化硅陶瓷轴承套圈沟道进行了磨削,并测量了磨削后的轴承套圈沟形精度。研究结果表明:相比修整前,修整后砂轮表面粗糙度平均值由1.731 8μm减小至0.772 4μm,减小了55.4%;弧形精度平均值由33.604 7μm减小至8.527 6μm,减小了74.6%,修整后4个砂轮的弧形精度更加稳定,且随着砂轮粒度的减小,弧形精度略有减小趋势;砂轮圆度平均值由43.721μm减小至18.002μm,减小了58.8%,修整使大量新的磨粒露出。所设计的垂直式超硬砂轮圆弧形修整器可对圆弧砂轮进行精密修整,可改善圆弧形砂轮的弧形精度及圆度,修整后砂轮磨削的轴承套圈沟形精度得到了大幅提高。     

磨削TI蜗杆的砂轮廓形

TI蜗杆由渐开线斜齿轮包络形成,与斜齿轮组成一种环面蜗杆传动.TI蜗杆传动推广应用的关键制造技术是解决蜗杆齿面的精确磨削问题,即确定出与磨削方法相对应的砂轮廓形.分析TI蜗杆传动运动关系和TI蜗杆产形面特点,将对TI蜗杆的磨削转化为成形砂轮磨削渐开线螺旋面的问题.依据齿轮啮合理论,推导出砂轮磨削渐开线螺旋面的啮合方程,依此得到精确磨削TI蜗杆的砂轮轴断面廓形.     

齿轮成形磨削砂轮廓形优化研究

砂轮廓形优化对齿轮成形磨削精度和效率的影响至关重要。从齿轮端面建立了完整齿廓数学模型,其中非渐开线过渡部分采用圆弧曲线,利用无瞬心包络法求解了磨削一个齿槽的完整砂轮廓形,推导了左右固定弦齿间点解析式。调整了砂轮安装角以改变砂轮与工件的左右齿面的接触线形状和位置,使左右更对称;调整了固定弦齿间点在齿面上的位置,使之靠近分度圆,接触线分布集中,发散小。基于线性加权和法建立了多目标优化模型,以磨削效率高、左右接触线对称、单齿接触线长度最短为优化目标,利用MATLAB开发优化程序对砂轮廓形进行了优化。通过实例计算验证了调整砂轮安装角和固定点位置对砂轮廓形优化的有效性。     

可在线更换磨削轮的砂带磨削机床的研制

介绍了应用于机器人磨削加工系统中的可在线更换磨削轮的砂带磨削机床的结构原理。阐述了在线更换磨削轮的砂带磨削机床的磨削方式及其磨削力控制结构原理。