内圆磨削HIPSN工程陶瓷磨削力的实验研究

目的研究不同工况下,金刚石砂轮内圆磨削HIPSN陶瓷过程中的磨削力的变化特征;建立HIPSN陶瓷内圆磨削的经验力学公式.方法利用旋转测力仪进行了不同砂轮转速、径向切削深度、以及工件转速对磨削力影响的测试实验.结果HIPSN陶瓷材料磨削力比Fn/Ft=6~11,在硬脆材料中较大,可加工性相对较差.结论通过对建立的HIPSN陶瓷内圆磨削公式的分析可知,与HIPSN陶瓷内圆磨削力关系最大的为砂轮转速,其次是切削深度,工件转速影响最小.通过验证,所提出的公式的平均相对误差在2%以内,对生产实践具有一定借鉴和指导作用.     

陶瓷磨削技术的研究进展

随着先进陶瓷材料的开发和应用的日益广泛，陶瓷材料的加工技术和陶瓷材料本身的理论研究得到了长足的发展。从上世纪90年代开始，国内外学者进行了大量的研究，在陶瓷磨削的新方式、陶瓷磨削的材料去除机理、磨削加工损伤和强度损失的定性定量分析、砂轮修整技术的发展等多方面都取得了积极的研究成果。结合近年来相关的文献资料，对国内外陶瓷磨削的研究成果进行了系统综述，分别介绍了陶瓷材料的去除机理和陶瓷加工领域的一些新型磨削方式。     

陶瓷磨削力对磨削表面残余应力的影响

主要研究陶瓷磨削力对残余应力和表面性能的影响。     

陶瓷摩擦盘的精密磨削

研制高精度的传动进给系统是精密磨削加工中的关系问题,借此可以精确控制磨削深度和实现蜗杆回转误差的补偿,通过对陶瓷摩擦盘的精密磨削实验,分析了磨削速度对工件表面质量的影响。     

京瓷开发出精细陶瓷

日本京瓷公司开发出亮度提高5％，手感更接近18K金的金色精细陶瓷。这种陶瓷除用于手表及手机的装饰部件等之外．还可用于其它用途。其部件加工费价格大幅下降至18K金的1／20-1／25。     

高性能陶瓷零件的磨削加工

采用压痕损伤理论研究和分析高性能陶瓷材料的磨削加工过程及其对加工表面和零件性能的影响。提出了陶瓷零件的两种磨削加工机理：１类似于过域值压痕的脆性断裂机理，２类似于亚域值压痕的塑性变形机理，分析了高性能陶瓷无零件磨削加工过程中，工件材料，加工机床性能，金刚石砂轮等方面参数对零件加工质量的影响。     

陶瓷磨削力对磨削表面残余应力的影响

主要研究陶瓷磨削力对残余应力和表面性能的影响。结果表明 :陶瓷磨削力主要是法向磨削力对残余应力的方向、作用深度、变化梯度均有较大的影响。在小切深、反复光磨的条件下 ,磨削力使残余应力的数值、变化梯度减小 ,作用深度增大。一般情况下 ,在磨削力作用下的残余压应力的作用深度随磨削条件而变化 ,一般小于 12 μm。残余压应力作用在塑性变形层内。     

工程陶瓷回转表面放电磨削装置的改进研究

高硬脆性导致传统方法难以加工工程陶瓷回转表面.目前已存在能够较好地实现工程陶瓷回转表面放电磨削加工的回转装置.该回转装置配合电火花线切割机床使用,且具有跟踪电极.为进一步提高已有装置的性能,本文将原夹持陶瓷工件回转的直流电机改为交流电机,提高了功率和转速稳定性.将原跟踪电极主体部分的材料由导电的铝改为绝缘的树脂,提高了放电磨削加工电流的稳定性.分别使用原有与改进的加工设备对工程陶瓷圆柱体表面进行加工,结果表明,改进的设备提高了加工过程稳定性和加工后的陶瓷表面质量.     

精细陶瓷—聚合物混合物料注塑加工研究

在大量实验的基础上,对精细陶瓷—聚合物混合物料注塑成型过程进行了分析研究,探讨了主要工艺参数对该物料塑化的影响。用粘性流体力学基本方程进行了模拟计算,计算部分着重分析物料特性参数及螺杆主要几何参数。为精细陶瓷—聚合物混合物料注塑成型加工工艺条件的确定,相应的加工成型设备设计提供了一定理论依据。     

氮化硅陶瓷套圈内圆磨削表面质量的实验

目的 研究高速磨削试验下砂轮粒度、砂轮速度、磨削深度、工件速度等工艺参数对工程陶瓷材料磨削表面粗糙度的影响.方法 利用MK2710型数控内外圆复合磨床对工程陶瓷内表面进行磨削加工,并利用Surtronic 25接触式粗糙度测量仪进行表面粗糙度的测量,得到不同磨削工艺参数下的表面质量.结果 单一因素试验分析得出表面粗糙度随着砂轮粒度的变小而降低,随着砂轮线速度增加而降低,随着工件转速的增大而减小,随着磨削深度的增大而增大;通过正交试验的分析得出,与工程陶瓷表面粗糙度关系最大的为砂轮粒度,其次为砂轮速度和磨削深度,工件速度影响最小.结论 揭示了砂轮粒度、砂轮速度、磨削深度、工件速度对工程陶瓷表面粗糙度的不同影响,确定了最佳磨削工艺,并且进行试验验证,为工程陶瓷材料磨削加工提供了依据.     

HIP-SN陶瓷轴承套圈磨削特性的实验

目的研究HIP-SN陶瓷轴承套圈的磨削特性，提出改善氮化硅陶瓷套圈磨削效率和磨削质量的关键因素和条件.方法运用INV306DF振动采集仪在线监测HIP-SN陶瓷套圈在磨削加工中的振动信号，通过扫描电镜获得了磨削表面的SEM图.结果计算出Si3N4陶瓷临界磨削深度值dc为0.004 mm.由Coinv DASP2003进行频谱分析，得到不同转速下主轴单元振动幅频图.结论在实验条件下，提高砂轮速度有助于增加塑性变形，以获得较高的去除率；通过SEM图，得出陶瓷材料的去除机理包括塑性变形和延性切削；同时，适当地减小磨削深度、提高砂轮速度，将能够实现陶瓷的延性磨削、改善工件的加工质量.     

工程陶瓷脆性域旋转超声磨削加工切削力研究

为了解决由于工艺参数取值范围和实验次数有限而造成的实验结果局限性,对工程陶瓷脆性域旋转超声磨削加工切削力进行了研究。在旋转超声磨削加工机理研究基础上,结合弹塑性力学和压痕断裂力学,采用动量定理和动能定理,推导了单个金刚石端面加工和侧面加工切削力计算公式,并建立了工程陶瓷脆性域旋转超声磨削加工切削力数学模型。最后通过实验对切削力数学模型进行验证,结果表明:切削力模型计算值与实验值误差低于8%,可满足工程应用,为工艺参数优化提供了依据。     

工程陶瓷引弧微爆炸加工过程的高速摄像

为了研究工程陶瓷引弧微爆炸加工的工作原理,建立了高速摄像试验系统对微爆炸等离子体射流的产生过程、外观形态进行了观测,得到了微爆炸等离子体射流的产生原理.对氮化硅陶瓷和氧化铝陶瓷冲击蚀坑的形成过程进行了高速摄像观测,并利用扫描电镜观察了冲击蚀坑的截面形貌,得到了陶瓷加工的材料去除机理.实验结果表明,等离子体射流的形成过程可分为火花放电和稳定等离子体射流2个阶段,等离子体射流的直径随着电流值的增大而增大,冲击蚀坑直径随着加工时间逐渐扩展.氮化硅陶瓷加工时升华分解,蚀坑表面覆盖一层结构疏松的变质组织,在亚表面上有横向裂纹形成;氧化铝陶瓷加工时直接熔化,表面变质层成分为非晶体玻璃相.     

陶瓷结合剂CBN砂轮磨削难加工材料时磨削液的作用

通过对单颗CBN磨粒和普通磨粒磨损特性的比较以及对陶瓷结合剂CBN砂轮磨损特性和磨削性能的分析,研究了CBN砂轮磨削难加工材料时磨削液的作用,提出了陶瓷结合剂CBN砂轮磨削液的选择依据,研究结果表明,CBN磨粒粘附后所承受的磨削力增大,由此所造成CBN砂轮磨粒和结合剂破碎是不利于发挥CBN砂轮的优异性能的主要因素,磨削液应以抑制粘附,减少摩擦的润滑作用为主,与水基磨削液相比,磨削不同的难加工材料时选用极压磨削油可减少磨削力20－50％,降低磨削温度70－200度,提高磨削比3－30倍。     

多频率超声磨削工程陶瓷表面残余应力特征研究

针对当前对多频率超声磨削特性的研究较为贫乏的现状,用X射线衍射法对工程陶瓷试件磨削表面的残余应力进行了测试,研究了多频率超声激励下工程陶瓷磨削表面的残余应力特征.研究表明,超声激励有助于陶瓷磨削表面产生残余压应力,在35 kHz频率附近,试件表面残余压应力达到峰值;在砂轮轴向产生的残余压应力大于砂轮主切削方向的残余压应力;砂轮粒度越细,磨削后获得的表面应力越小;ZTA陶瓷较之纳米氧化锆陶瓷,磨削后其表面的残余压应力值较小.     

氧化锆陶瓷磨削机理有限元仿真与实验

目的研究氧化锆陶瓷材料在高速磨削条件下的去除机理,优化磨削参数,提高磨削效率．方法将单颗金刚石磨粒简化成圆锥形和三棱柱形两种形状,进行氧化锆陶瓷的磨削仿真,分析了磨削深度和磨削速度两个因素对磨削力和磨削表面形貌的影响．通过对氧化锆陶瓷进行内圆磨削加工实验,并获取相应的磨削力数据与表面形貌图像,对比仿真结果,证明了理论分析的正确性．结果随着磨削深度从1μm到9μm,磨削速度从23．0m／s到74．9m／s的增大,单颗磨粒磨削力呈单调递增的趋势,工件表面质量逐渐恶化．结论提高砂轮转速,降低磨削深度,有助于减小磨削力,提高磨削表面质量;在磨削深度、磨削速度两个因素当中,磨削速度对单颗磨粒磨削力及磨削表面质量的影响更大．     

砂带磨削中磨削用量的研究

利用正交试验设计、方差分析及Ｆ检验等方法，分析了磨削用量对砂带磨削性能的影响，找出了各种目标条件下磨削用量参数的最佳组合，结果表明：在设定切深不变的情况下，增大进给量和工件的圆周速度，有效切深将减小，且影响磨削力和功耗的主要因素是设定切深。     

高速磨削下的变速磨削研究

在湖南大学“三高磨削”（高速、高效、低粗糙度磨削研究）的基础上，将“用变速切削抑制再生颤振”的原理引入高速磨削这一领域。通过砂轮变速、工件变速、砂轮与工件同时变速等不同的磨削方式，借助方差分析和均方频率分析，揭示了变速磨削对于高速磨削颤振的抑制效果。     

细晶ZrO_2陶瓷超声振动磨削表面特征试验研究

进行了细晶ZrO2陶瓷二维超声振动磨削表面微观特征试验研究.应用原子力显微镜和扫描电镜分析了磨削表面微观特性.试验结果表明:同样磨削条件下,二维超声振动磨削表面峰谷较均匀,磨削表面均匀一致性优于普通磨削表面,二维超声振动磨削更易于实现塑性域磨削.分析表明:二维超声振动磨削单颗磨粒的切削运动轨迹状态和单颗磨粒与工件的接触状态是影响二维超声振动磨削表面质量的主要因素.磨削表面粗糙度实验表明:相同磨削条件下,材料的力学性能也是影响陶瓷磨削表面质量的重要因素之一.