叶序排布砂轮磨削微结构化表面的仿真研究

结构化表面在减小零件摩擦和表面拖曳阻力、改善零件的耐磨性方面均起到了一定的作用,能够有效地改善零件的机械性能。文章从仿生学中的叶序排布理论出发,设计了磨粒叶序排布超硬材料砂轮。利用不同形状磨粒叶序排布砂轮对平面形成结构化表面进行磨削,建立了砂轮磨削的运动轨迹方程,并应用MATLAB软件对磨削过程进行运动学仿真。仿真结果表明:不同形状磨粒的砂轮均可以实现凹坑、沟槽、凸台等结构化表面,且通过恰当的选择磨削用量和砂轮磨料的排布参数,可以获得不同形态的结构化表面。     

磨粒有序化砂轮磨削微沟槽减阻表面的研究

为研究砂轮磨粒排布样式对磨削结构化沟槽表面的影响，使用叶序、错位和阵列3种磨粒有序化排布的砂轮磨削工件平面。首先，建立3种有序化排布的数学模型；其次，根据结构化沟槽表面减阻的特性参数，设计砂轮磨削参数，并使用MATLAB软件进行磨削运动仿真，将仿真结果与理论计算值进行比较；最后，使用磨削试验验证数学模型与仿真结果的可靠性。结果表明:3种磨粒排布有序化的砂轮均能磨削出微沟槽表面，此时相邻两行磨粒的轴向间距分别为0.04 mm（叶序排布）、0.40 mm（错位排布）和0.80 mm（阵列排布），对应的磨削深度均为0.050 0 mm；磨粒阵列和错位排布的砂轮磨削出的沟槽表面更加稳定，但沟槽的参数比未能达到0.200～1.000的要求；磨粒叶序排布的砂轮加工出的沟槽，能满足表面减阻特性的要求。      

轴向排布鱼鳞结构化表面的外圆拓扑磨削北大核心

由于鱼鳞随行波结构化表面具有较好的降低流体阻力的效应,为了在外圆工件上磨削出沿轴向排布的鱼鳞随行波结构化表面,首先基于对随行波结构和鳞片表面的特征分析建立了外圆工件的沿轴向排布的鱼鳞随行波结构化表面模型;然后基于外圆磨削运动原理以及拓扑学理论,设计了一种用于磨削出沿轴向排布的鱼鳞随行波结构化表面的拓扑结构化砂轮,并且给出了实现这一磨削过程的运动学条件;最后,利用MATLAB软件对所设计的结构化砂轮的磨削过程进行了仿真,获得具有随行波特征的外圆轴向排布鱼鳞表面,并且通过磨削试验验证了该磨削方法的可行性。研究结果表明,使用设计的鱼鳞结构化拓扑砂轮可以在外圆工件表面磨削出具有随行波特征的鱼鳞结构化表面,不同的转速比以及磨削深度将改变被磨削鱼鳞表面的形状参数但拓扑属性保持不变。     

外圆结构化阵列凹坑表面的拓扑磨削研究北大核心

由于结构化凹坑表面具有减阻效果,因此为在外圆表面磨削出凹坑结构化表面,依据磨削运动学原理与拓扑学理论提出了外圆凹坑表面的拓扑磨削方法。为了实现这一方法,首先提取凹坑表面特征参数与特征向量,建立了砂轮与工件的拓扑空间,给出拓扑映射关系并设计阵列结构砂轮;然后根据砂轮与工件的相对运动关系建立磨粒簇单个磨粒磨削轨迹方程,依据轨迹方程对凹坑表面成型过程使用MATLAB进行仿真,获得砂轮与工件的相对转速和磨削深度对结构化表面的影响规律;最后进行磨削实验。结果表明,使用拓扑磨削方法,能够实现外圆阵列结构化凹坑表面的拓扑磨削,磨削出的表面为原表面的拓扑表面,拓扑属性不变但特征参数随磨削用量改变而改变。     

有序化砂轮磨削筋条表面中力对表面的效应

为了提高筋条减阻表面的加工质量,对磨粒有序化砂轮的磨削力对工件表面几何形状的影响规律进行研究。首先,根据筋条减阻表面的参数,设计能够实现筋条减阻表面加工的错位排布砂轮;其次,建立了筋条减阻表面磨削过程的简化模型,并基于有限元对工件表面形貌进行了力学仿真;最后,研究磨削速度、磨削深度、磨粒角度、排布参数等对筋条表面几何形状的影响规律,综合探讨磨削力和表面形貌之间的关系。结果表明,在磨削速度增大时,工件表面材料的隆起变形高度随着磨削力的减小而增大;在磨削深度增大时,材料的隆起变形高度随着磨削力的增大而增大;在磨粒角度增大时,材料隆起变形高度随着磨削力的增大,先增大后减小;在磨粒排布参数增大的过程中,材料隆起变形高度随着磨削力的增大而增大。     

基于DEFORM3D的伺服阀芯端面磨削毛刺形成仿真

为研究磨粒不同排布方式对磨削毛刺形成的影响，对伺服阀阀芯材料端面磨削过程进行简化，利用DEFORM3D对单颗磨粒在叶序、错位和随机3种排布形式下的磨削过程建模并进行磨削有限元仿真，分析3种不同磨粒排布方式下的侧边毛刺形成过程，比较其磨削毛刺高度。结果表明:在叶序排布下，2颗磨粒中间接触边处存在高度较为稳定的毛刺；在错位排布下，2颗磨粒的磨削轨迹基本重合，耕犁的工件表面两侧形成毛刺；在随机排布下，2颗磨粒的磨削轨迹存在重叠，2颗磨粒接触边处材料挤压隆起特征更显著，容易形成二次毛刺。使用叶序排布的砂轮更有利于加工中控制毛刺的高度。      

磨粒有序化排布油石超精研规则网纹表面的运动仿真

为得到外圆零件表面均匀一致的网纹结构,降低零件运动过程的摩擦阻力,设计叶序、阵列、错位3种磨粒排布方式的油石,并通过油石正弦振荡方法进行外圆表面超精研磨.通过MATLAB软件进行运动学仿真,获得3种磨粒有序化排布方式的运动轨迹和超精研圆柱工件结构化表面的变化规律.结果表明:使用磨粒有序化排布油石正弦振荡可以加工出排布一...     

绕丝结构砂轮磨削沟槽结构化表面

为磨削出微沟槽结构化表面,设计一种将金刚石丝锯紧密缠绕在基体上的新型砂轮,提出相应的结构砂轮平面磨削沟槽结构的方法.首先,建立砂轮几何模型与数学模型并得出磨粒运动轨迹方程;其次,理论分析磨削沟槽表面的创成机理及磨削参数对沟槽形貌的影响;最后,通过仿真和实验验证新型砂轮磨削沟槽结构的可行性和不同磨削参数下的沟槽结构形态....     

轴向车铣表面形貌的计算机仿真

对轴向车铣加工进行数学建模,建立其表面形貌的计算机仿真系统,并利用该系统探讨了刀具工件转速比、刀具尺寸、刀刃数、进给速度和切深等参数对被加工件表面形貌的影响,得到以下结论:刀具与工件转速比越大,刀具尺寸越大,表面形貌越平坦,表面粗糙度越小;用六刃以上的铣刀进行车铣加工,能得到较小的表面粗糙度和较好表面微观形貌;随着进给速度的增大,表面粗糙度总体上趋于上升,但中间有起伏;切削深度对表面粗糙度和表面微观形貌的影响很小.     

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。      

工程陶瓷小砂轮轴向大切深缓进给磨削加工的砂轮磨损分析

小砂轮轴向大切深缓进给磨削以较大切深实现了较高的材料去除率,且使用的砂轮直径比常规磨削用砂轮小很多,我们针对这一特点开展了研究。实验通过改变砂轮转速、工件转速和磨削深度等加工参数,对轴向大切深缓进给磨削加工后的砂轮表面进行了形貌观测和磨损分析。分析表明,砂轮各部分的磨损形式与其在磨削过程中所起的作用有关:砂轮端面是磨削加工的主磨削区,磨粒和结合剂主要发生较大程度的磨损;砂轮圆周面主要对已加工表面进行修磨,因而结合剂和磨粒磨损为主要磨损形式;砂轮拐角作为过渡磨削区,承受的磨削力也比较大,而且由于磨粒与结合剂的结合力相对较小,因此易发生磨粒和结合剂的脱落。     

结构化超硬磨料砂轮设计与制备研究进展

从减摩降力、导屑促排、储液换热的角度出发，探索结构化砂轮在降低磨削力及磨削温度、抑制工件表面热损伤、提高工件加工表面完整性等方面的有效方法。以砂轮表面/基体结构的几何形状、三维尺寸及排布方式等因素对磨削性能的影响为主线，对结构化砂轮设计、制备的基本原理与最新进展进行了全面的论述和总结，重点揭示了结构表征参数-砂轮磨削性能-工件表面质量的内在关联，深入剖析了结构化砂轮在磨削中的优越性，并预测了其未来发展趋势，旨在为推进超硬磨料结构化砂轮的设计及制备技术发展提供理论指导和实践经验。     

An experimental study of flat fixed abrasive grinding of silicon wafers using resin-bonded diamond pellets

The purpose of this paper is to investigate the effect of the diamond grain size, the wheel rotation speed, the table rotation speed, and the applied pressure in the vertical flat grinding on the surface roughness of silicon wafers using Taguchi orthogonal array design. Besides, the pits and resistivity on the wafers were studied as well. The experiment results showed that the diamond grain size and the wheel rotation speed of the vertical flat grinding for the roughness of wafers obtained are the relatively larger significant contribution. When the smaller diamond grit size, the faster wheel rotation speed, the faster table rotation speed, and the smaller applied pressure in the flat grinding are employed, the traces produced by the grains are denser and the chip thickness and the depth of cut were smaller, which cause the silicon wafer to produce the higher degree of the ductile grinding. This will lead the wafer surface to produce the smaller amount and size of the pits, thereby generating the lower surface roughness. In addition, the center site of the wafer obtained is the smaller amount and size of the pits than the outer of the wafer, which produces the better surface roughness and the lower resistivity.     

GCr15钢平面磨削力仿真分析与实验研究

目的 对不同磨削工艺参数下的平面磨削力进行预测,对磨削机理进行研究,进而控制磨削加工质量。方法 考虑CBN砂轮表面磨粒形状的多样性、姿态的多样性和空间分布的随机性,建立CBN砂轮模型,对GCr15材料模型进行有限元砂轮磨削仿真。同时使用CBN砂轮,采用不同的工件进给速度对GCr15进行单因素平面磨削实验,使用三坐标测力仪测量不同磨削参数下的磨削力。结果 建立的仿真砂轮模型的表面形貌与真实砂轮接近,仿真砂轮上的磨粒出刃高度均服从正态分布,与实际砂轮一致。对比随机多面体磨粒模型和真实CBN磨粒照片,两者形貌相似。磨削力实验和仿真结果表明,工件进给速度由3 m/min增大到18 m/min时,磨削力逐渐增大,仿真所得法向磨削力最大误差远小于切向磨削力。结论 实验结果与仿真结果具有一致性,证明了砂轮磨削有限元仿真模型可用于磨削力预测。因为仿真中无法考虑实际砂轮尺寸和砂轮表面结合剂对磨削的影响,结果具有一定误差,仿真的准确性有待进一步提高。研究结果为使用有限元方法研究磨削机理和控制磨削加工质量提供了思路。     

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...     

An Investigation of Grinding with Electroplated CBN Wheels

Grinding of hardened bearing steel with electroplated CBN wheels was Investigated with particular attention to how the wear of the abrasive grains affects the wheel topography and grinding performance during the wheel ire. Power, surface roughness, and wheel topography data were obtained throughout the wheel life for internal cylindrical grinding. Dulling of CBN gratis by attrition was found to cause an increase in the grinding power, but the degree of dulling was restricted mainly by grain fracture and also by grain pullout. Grain fracture and pullout had a much smaller effect on the progressive increase in active grain density, which caused the surface roughness to progressively decrease. Wheel failure tended to occur by stripping of the abrasive layer when the radial wear reached about 70% - 60% of the grain dimension     

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...