表面激光织构对碳化硅陶瓷磨削性能影响研究

目前工程陶瓷材料的加工方式主要依靠金刚石砂轮磨削,传统磨削加工中,碳化硅陶瓷本身的硬脆性导致加工过程易引入表面/亚表面损伤,且存在切削力大、砂轮磨损严重、材料去除率低等问题。针对上述难题,本文通过表面织构技术辅助碳化硅陶瓷磨削,采用毫秒脉冲激光在碳化硅陶瓷表面烧蚀特定且均匀分布的表面织构,深入研究激光表面织构参数对碳化硅陶瓷磨削性能的影响规律。结果表明：保持磨削加工参数及状态不变,当织构深度和宽度一定时,织构横向间距(织构面积)对磨削力的影响最大,横向间距越大,粗糙度值越大;与传统磨削加工相比,两种激光织构辅助磨削性能均有所提升,其中网格状织构表现更为优异。     

38CrMoAl渗氮钢微晶刚玉砂轮摆线磨削工艺试验研究

在实际磨削38CrMoAl渗氮钢过程中,存在磨削烧伤情况。本文分别采用白刚玉砂轮和微晶刚玉砂轮磨削38CrMoAl渗氮钢,对比研究了不同磨料类型刚玉砂轮对磨削力和表面粗糙度的影响规律。试验结果表明：相较于白刚玉砂轮,微晶刚玉砂轮磨削时磨削力降低了14.2%。基于正交试验方法,通过微晶刚玉砂轮平面磨削试验,探究了磨削工艺参数对磨削力和工件表面粗糙度的影响。结果分析表明：磨削深度对磨削力影响最大,其次是工件进给速度和砂轮转速;对于工件表面粗糙度而言,工件进给速度的影响最大,其次是砂轮速度和磨削深度。最终采用微晶刚玉砂轮对38CrMoAl渗氮钢齿轮样件进行批次加工,结果显示无磨削烧伤发生,且磨削表面质量得到了显著提高。     

碳化硅高速磨削表面完整性研究

针对碳化硅的应用日益扩大,但它质地硬脆,高效率高质量加工总遇到障碍的情况,采用高速磨削工艺,研究了砂轮速度对磨削力和材料去除率的演变规律,开展了磨屑形态、磨削表面和亚表面形貌观察,及表面粗糙度、残余应力等一系列试验。结果表明:高速磨削能降低磨削力和磨削热,减小磨削损伤层,成比例提高砂轮速度和工件速度能增进表面完整性和提升加工效率。基于磨削层表面粗糙度和深度残余应力的检测,表明:在碳化硅高速磨削中,存在脆-延性去除机理的转化过程;高速磨削有望成为高效率高质量磨削工程陶瓷碳化硅的一条有效途径。     

电镀金刚石砂轮端面磨削Al2024/SiCp试验研究

使用电镀金刚石砂轮对SiC颗粒增强Al2024复合材料进行端面磨削加工试验研究.研究结果表明,端面磨削加工能获得高质量的加工表面,在所采用的试验参数范围内,表面粗糙度在Ra为0.185μm和Ra为0.5121μm之间,已加工表面残余应力表现为压应力;磨削加工参数对切向力和法向力的影响不大,并且在不同的加工条件下均保持较小数值.轴向磨削力大于其他两个方向的磨削力,并且随着磨削深度的增大而明显增大.     

磨削参数对合金材料加工过程中磨削力及表面粗糙度的影响

针对合金材料磨削加工中磨削参数对磨削力和加工表面粗糙度的影响,以轴承合金材料为例,设计了GCr15和42CrMo两种高碳铬轴承材料的平面磨削试验。采用白刚玉砂轮完成三因素四水平正交试验,使用切削力测量系统、三维轮廓仪和超景深三维显微系统进行磨削力和表面粗糙度的数据采集,用于后续分析磨削力和表面粗糙度受磨削参数的影响规律。对试验设备采集数据进行均值分析发现：磨削参数对于磨削加工过程中产生的磨削力和表面质量的影响程度分别是磨削深度>砂轮转速>进给速度。本文研究结果对实际磨削加工的磨削参数优化有一定指导意义。     

金刚石砂轮磨削工程陶瓷的试验研究

本文对金刚石砂轮磨削Si_3N_4陶瓷和Al_2O_3陶瓷材料时磨削力特征、磨削表面形貌以及磨削比进行了试验研究。分析了磨削用量、陶瓷材料性能以及金刚石磨料品级、磨料粒度和砂轮结合剂对砂轮磨削陶瓷时的磨削力、磨削表面粗糙度和磨削比的影响。     

2.5D Cf/SiC刹车材料浮动磨削工艺试验研究

为研究2.5D C_f/SiC刹车材料的浮动磨削加工性能,设计单因素试验探究了砂轮转速、工作台调定压力和磨削深度对磨削力、表面粗糙度和表面形貌的影响规律,分析了磨削表面典型加工缺陷及材料去除机理。结果表明：砂轮转速、工作台调定压力和磨削深度对法向磨削力影响显著,对切向磨削力影响不大;工作台调定压力对表面粗糙度的影响程度最大。2.5D C_f/SiC刹车材料以脆性断裂去除方式为主,不同纤维方向上的加工缺陷形式存在差异,其主要加工缺陷为界面脱粘、微裂纹、基体破碎、纤维剥离及破碎。试验通过单因素方法分析得到了较好的表面质量,表面粗糙度Sa可达0.6μm左右。     

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。     

高速电主轴用陶瓷轴承套圈内表面磨削试验研究

采用金刚石砂轮对热等静压氮化硅(HIPSN)陶瓷轴承套圈进行精密磨削试验,通过磨削表面粗糙度和扫描电子显微镜(SEM)照片,分析不同磨削参数对工件磨削表面质量的影响,获得陶瓷轴承套圈内表面精密磨削加工的最佳工艺参数.试验还进行了磨削过程中磨削力的测试和比磨削能的计算,分析了陶瓷材料的去除机理.     

纳米硬质合金高速深磨工艺试验研究

采用树脂结合剂金刚石砂轮对不同晶粒度硬质合金进行了高速深磨试验,对比分析了砂轮速度、磨削深度以及工作台速度对磨削力、表面粗糙度及磨削表面形貌的影响,分析了纳米硬质合金材料高速深磨去除机理。试验结果表明:随着砂轮速度增加,工作台速度降低和磨削深度减小,将导致最大未变形磨屑厚度减小,单位面积磨削力减小,比磨削能增加,表面塑性去除比例增加。随着晶粒度的减少,磨削力和比磨削能降低,表面粗糙度值减少,纳米硬质合金更易表现为脆性断裂方式去除。对纳米硬质合金采用高速深磨工艺技术可以提高加工效率,同时可以保证较好的表面质量。     

工程陶瓷材料高效深磨的试验研究

针对如何提高工程陶瓷加工效率,改善陶瓷零件的表面质量这一问题,对氧化锆、氮化硅和氧化铝三种陶瓷材料进行高效深磨的试验研究.单位砂轮宽度磨除率达120mm3/(mm·s),最大磨削深度为6mm.在此试验的基础上,对不同砂轮线速度、磨削深度和工件进给速度对陶瓷材料的磨削表面状况、磨削力、比磨削能和去除方式的影响进行研究.结果表明:随着砂轮线速度增加,磨削深度减小,将导致最大未变形切削厚度减小,单位面积磨削力减小,比磨削能增加,磨削表面的塑性痕迹增加,脆性断裂痕迹减少.在陶瓷材料的高速超高速磨削中采用较大切深,能提高磨削效率且表面质量变化不大.     

硬质合金YG8高速磨削工艺试验研究

采用树脂结合剂金刚石砂轮,对硬质合金YG8进行了高速磨削工艺试验研究,测得了不同砂轮线速度、磨削深度和工作台速度条件下的磨削力和表面粗糙度,并对磨削的表面形貌进行了观测,揭示了硬质合金YG8高速磨削的材料去除机理。试验结果表明:将高速磨削技术应用于硬质合金材料的加工是一种切实可行的加工方法,能得到较好的表面质量并提高加工效率。随着砂轮线速度的增加,或者工作台速度和磨削深度的减小,磨削的最大未变形切屑厚度减小,磨削力减小,材料的比磨削能增加,使得工件的加工表面质量得到改善。     

磨削用量对超声辅助磨削碳化硅效果的影响

超声辅助磨削是一种适于加工陶瓷等硬脆材料的先进复合加工技术。在超声振动方向垂直于加工表面的条件下,采用金刚石杯形砂轮对碳化硅陶瓷进行超声辅助磨削与普通磨削试验。对两种方法的磨削力、力比及加工表面粗糙度进行了对比分析,并讨论了磨削用量变化对两种方法在上述指标中差异程度的影响。结果表明,与普通磨削相比,超声辅助磨削可显著降低磨削力,但一定程度上将导致加工表面质量变差。随着磨削用量的增大,超声辅助磨削与普通磨削之间的差异逐渐减弱,超声辅助磨削效果逐渐消失。     

GH99高温合金高效铣磨加工参数的优化

研究了铣磨参数对磨削力和加工表面粗糙度的影响规律,确认磨削深度是影响磨削力大小的主要因素,磨削宽度是影响加工表面粗糙度的主要因素。在此基础上优化了GH99高温合金铣磨的加工参数,并对优选参数下的表面粗糙度、砂轮寿命、磨削力等指标进行了测试。测试结果表明,参数优化提高了GH99高温合金的加工效率和质量。     

CBN砂轮与SiC砂轮加工钛合金的对比研究

分别对CBN砂轮和SiC砂轮进行了钛合金干磨削试验,研究了在相同参数下,磨削钛合金表面形貌、粗糙度和磨削力等情况。结果表明:随着磨削深度增加,SiC砂轮磨削后的钛合金表面形貌逐渐恶化,材料堆积增多,严重影响表面粗糙度;在相同实验条件下,CBN砂轮钛合金表面质量明显优于前者,主要原因是CBN砂轮加工时产生磨削力更小,对工件挤压更小,产生热量也更少。     

电镀金刚石砂轮端面磨削2024Al／SiCp的实验研究

用电镀金刚石砂轮对SiC颗粒增强铝基复合材料2024Al／SiCp进行了端面磨削实验研究。结果表明,端面磨削能获得高质量加工表面;已加工表面残余应力为压应力;磨削参数对切向和法向磨削力影响较小,但对轴向磨削力影响较大,且轴向磨削力随着磨削深度的增加而明显增大。     

激光修整青铜金刚石砂轮的高速磨削试验研究

利用自行研制的声光调QNd：YAG激光器，对青铜金刚石砂轮进行修整试验。用光学显微镜观察修整后的砂轮表面，得到砂轮形貌随修整参数变化关系。对激光修整后的砂轮进行高速磨削试验，得出了砂轮磨削力和试件表面粗糙度随激光修整参数变化的关系。与碳化硅滚轮修整法进行对比试验，结果表明，合适的激光参数修整后，青铜结合剂金刚石砂轮对氧化钇部分稳定氧化锆材料的磨削力小于碳化硅滚轮修整。     

碳化钨HVOF涂层高速磨削工艺参数优化试验研究

针对碳化钨涂层加工过程中钴易析出的难题,基于加工前后涂层表面Co/Cr比值的变化,提出了碳化钨涂层专用磨削液优选的新方法,并通过试验验证了其效果;在此基础上,研究了不同砂轮参数对磨削过程的影响规律,进而开展了磨削正交试验,探究了磨削工艺参数对磨削力及表面粗糙度的影响权重。结果表明:1)分别就3种不同磨削液进行析出对比试验,试验优选出磨削液I(型号为HOCUT 795)对钴析出的抑制效果最佳; 2)砂轮粒度对于磨削过程影响最为显著,粒度越大,表面粗糙度越小,与陶瓷结合剂相比,树脂结合剂砂轮能获得更好的磨削表面质量; 3)在对磨削力以及表面粗糙度的正交试验中,磨削深度对于磨削力的影响权重最大,砂轮线速度对表面粗糙度的影响权重最大。     

金刚石砂轮与CBN砂轮加工铝合金Al6061的对比试验研究

分别用金刚石砂轮和CBN砂轮加工铝合金Al6061,通过正交实验,研究加工工件的表面形貌、表面粗糙度以及磨削力等情况。结果表明:随着磨削深度的不断增加,CBN砂轮磨削铝合金Al6061的加工表面粗糙度高,砂轮堵塞严重,并伴随着大量材料堆积,严重影响了加工表面质量;在相同试验条件下,金刚石砂轮加工铝合金Al6061的加工表面质量优于CBN砂轮,主要原因是金刚石砂轮加工铝合金时所产生的磨削力比CBN砂轮小。     

轴向超声辅助端面磨削金属表面形貌及粗糙度预测

轴向超声辅助端面磨削被广泛应用于难加工材料加工,而磨削后的表面粗糙度对构件摩擦、疲劳等服役性能有重要影响。超声振幅的大小对轴向超声辅助端面磨削金属表面形貌和粗糙度有较大影响,但是现有模型中并未考虑实际加载对振幅的影响,因此提出了一种考虑加载状态下振幅变化的轴向超声辅助端面磨削金属表面形貌及粗糙度预测方法。根据砂轮粒度及尺寸建立了考虑磨粒随机分布的砂轮端面模型,并对轴向超声辅助端面磨削磨粒的三维磨削轨迹进行了数学描述,生成了加工后的表面三维数据矩阵并对表面粗糙数值进行了计算。在此基础上,研究了粗糙度随振幅的变化规律,提出了振幅衰减形貌映射系数这一概念,并给出了其标定方法。通过振幅衰减形貌映射系数近似计算出加载状态下的振幅并代入到所建立的轴向超声辅助端面磨削表面形貌及粗糙度预测模型中,实现了金属表面形貌模拟及粗糙度预测。最后,通过试验对所建模型的正确性进行了验证。