微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷的磨削力和表面粗糙度特征

在不同磨削深度、砂轮转速和进给速度组合下,研究微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷过程的磨削力及工件的表面粗糙度的变化规律,并筛选出低磨削力和低工件表面粗糙度的加工工艺参数。试验结果表明:在微粉金刚石钎焊砂轮的磨削过程中,氧化铝陶瓷主要通过脆性断裂的方式去除;随着磨削深度、进给速度的增加,砂轮在进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都上升;随着砂轮转速的增加,进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都下降。试验获得的低磨削力和低工件表面粗糙度精密加工工艺参数分别为:磨削深度为1.0 μm,进给速度为12 mm/min,砂轮转速为24 000 r/min和磨削深度为1.0 μm,进给速度为1 mm/min,砂轮转速为20 000 r/min。低磨削力磨削时,微粉金刚石钎焊砂轮受到的X方向和Z方向的磨削力分别为0.15 N和0.72 N;精密加工后的氧化铝陶瓷的表面粗糙度值可达0.438 μm。      

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。     

表面形貌对砂轮磨削流体压力与润滑的影响

目的从磨削液压力及润滑方面找到减少磨粒磨损、磨削热和降低工件表面粗糙度的方法。方法基于实际情况,将砂轮突出的磨粒分布函数和工件在磨削之前存在的粗糙度函数等效为余弦函数,对陶瓷结合剂CBN砂轮磨削45号钢而产生的流体压力和膜厚进行了分析。结果考虑砂轮和工件的表面粗糙度时,压力波动集中在中心区域,磨削区最大压力和最大膜厚明显增大。在考虑热效应的情况下,当两表面波长相等、幅值同时增大时,最大膜厚及平均膜厚增大,而幅值相等、波长增大时,润滑情况没有改善;当砂轮表面幅值波长相等且变大时,最大膜厚及平均膜厚增大,由此也可以得出当砂轮表面幅值波长不变,工件表面如此变化时结果相同;当两表面幅值和波长不相等且都成倍增大时,最大膜厚及平均膜厚增大。结论膜厚增大利于润滑时,能降低磨削温度,减少磨削烧伤和热变形,降低工件磨削后的表面粗糙度,减少非工作磨粒的磨损,减少砂轮修正次数,延长砂轮寿命。但是膜厚不会无限增大,因为磨削区域并不封闭,在实际工程中可依据此理论来确定最优解,优化磨削过程。     

CBN砂轮磨肖IjSKH模具钢纳米缀表面的研究

本研究以不同系列SKH模具钢材作前置加工,再用精密砂轮磨削达Ra=10～15μm预留为微细加工部分,然后又以CBN砂轮精密研磨模具钢表面。探讨不同主轴转速、进给率及工件硬度之一些加工机制,包括CBN砂轮特性,磨削力、工件表面粗糙度及磨痕显微相片等变化。结果显示在较低硬度SKH51模具钢磨削时提高转速时明显改善表面粗糙度,但是对较高硬度SKH59模具钢磨削时转速的影响较不显著。此外,当较低磨削速度时,磨削力变化很大,造成工件表面粗糙质量变化相当显著。但当较高磨削速度时,磨削力变化几乎维持原水平,导致工件表面粗糙度质量改善趋于缓和,无法再进一步得到较精致表面粗糙度。     

CFRP砂轮与钢基体砂轮高速磨削过程中的动力学特性

为探究CFRP砂轮与钢基体砂轮在高速磨削过程中的动力学特性,在数控凸轮轴磨床上搭建振动测试试验平台,开展磨削过程的动力学特性试验,研究2种砂轮在不同线速度和不同进给速度下的振动信号变化,并测量磨削后工件的表面粗糙度。结果表明:CFRP砂轮主轴系统的各阶固有频率高于钢基体砂轮主轴系统的各阶固有频率,且磨削过程中激发的优势频率处于高频区域。随着砂轮线速度的增大,GCr15工件表面粗糙度随之发生波动,CFRP基体砂轮磨削表面的粗糙度明显变小,较钢基体砂轮磨削表面的粗糙度减小30%～35%。颤振发生前后,CFRP基体砂轮磨削的表面粗糙度由0.089 μm变为0.091 μm,粗糙度增大2.2%;钢基体砂轮磨削的表面粗糙度由0.135 μm变为0.146 μm,粗糙度增大8.2%。在线速度一定的条件下,随着砂轮进给速度的增加,CFRP砂轮和钢基体砂轮磨削的工件表面粗糙度值都有增加,分别为2.4%和2.9%,但相较于砂轮线速度对工件表面粗糙度值的影响,进给速度对工件表面粗糙度值的影响更小。      

微晶刚玉砂轮磨削钛合金TC17试验研究

使用大气孔与普通气孔两种微晶刚玉砂轮开展钛合金磨削试验,研究磨削参数与气孔尺寸对磨削工件表面完整性的影响。试验结果表明:砂轮转速27m/s,磨削深度10μm时,可获得较好的表面质量;同普通砂轮相比,大气孔微晶刚玉砂轮磨削钛合金工件的表面质量更好、微观组织变化和表面残余应力更小。大气孔砂轮具有较好的容屑、排屑、冷却能力,使磨削温度降低、磨削力减小,是获得较好表面完整性的主要原因。     

微结构砂轮对不同陶瓷的磨削性能

基于阵列微孔的微结构砂轮和普通砂轮对氧化铝、氮化铝、氧化锆及氮化硅陶瓷材料的不同磨削性能,对比研究不同砂轮和不同陶瓷材料的磨削力、比磨削能、表面粗糙度及表面崩边特征。结果表明：相比普通砂轮,微结构砂轮提高了氧化铝、氮化铝及氧化锆陶瓷的磨削力和比磨削能,降低了表面粗糙度,而对氮化硅陶瓷的磨削力及表面粗糙度影响不明显;相比其他陶瓷,氮化硅陶瓷具有较高的磨削力和比磨削能。从磨削加工表面特征上看,氧化铝、氮化铝陶瓷以脆性去除方式为主,氧化锆以塑性去除为主,而氮化硅则兼具塑性和脆性去除特征;微结构砂轮加工表面崩边尺寸大于普通砂轮的崩边尺寸,氧化铝和氮化铝陶瓷的表面崩边尺寸明显大于氧化锆和氮化硅陶瓷的。     

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.     

高速磨削砂轮磨损对磨削表面质量的影响研究

基于陶瓷CBN砂轮对渗碳钢20Cr Mn Ti开展了高速外圆磨削试验。在外圆磨削余量和工艺参数固定的情况下对工件进行连续磨削,以工件上的磨除体积为砂轮磨损指标,考察了砂轮磨损对工件表面粗糙度、残余应力、表层金相组织和显微硬度变化的影响。实验结果表明工件表面粗糙度会随着砂轮磨损而上升,表面残余应力随着砂轮磨损逐渐呈现拉应力的趋势,磨削表面会出现回火软化变质层。该结果可为进一步研究高速磨削机理及优化工艺参数提供依据。     

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...     

cBN砂轮在低速磨削中的应用

cBN砂轮在高速设备上使用非常广泛,但在老式低速磨床上采用cBN砂轮的非常少。我们在这方面做了大胆的尝试,就是在老式磨床上不做任何改进,直接更换相同直径的陶瓷cBN砂轮,通过更换皮带轮改变传动比,把砂轮速度从51.4 m/s提升到64.8 m/s,增大冷却液流量、压力,确定冷却液冲刷位置,改变切削的进给量,使cBN砂轮的一个修整频次内寿命大幅提升。最后证明陶瓷cBN砂轮在低速磨床中一样可以替代刚玉砂轮,并且不需要大的改造投资,可以获得非常好的综合经济效益。     

cBN砂轮超声振动修整表面地貌实验研究

对cBN砂轮进行了超声振动辅助机械修整试验,研究了砂轮修整后表面地貌特征及砂轮表面静态有效磨粒数。实验结果表明,超声振动辅助修整的cBN砂轮表面的磨粒突出高度随振动频率增大而增大;砂轮表面静态有效磨粒数随着修整导程和修整深度的增加而减少。选择合理的修整参数,采用超声振动修整技术能够获得较理想的cBN砂轮表面。     

电镀cBN砂轮高速磨削高温合金的砂轮磨损研究

针对高速磨削的特点,采用电镀cBN砂轮进行了120 m/s高速条件下磨削镍基高温合金GH4169时的砂轮磨损试验研究.随着工件材料去除体积的增加,采用复型技术跟踪了砂轮工作表面在不同磨损时期的形貌变化,并对磨削力的变化进行了分析.研究发现,随着工件材料去除体积的增加,磨削力呈现初期快速增加、随后平稳增加的变化趋势,并且...     

镀钛cBN磨料对超高速陶瓷砂轮强度的影响

采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪等仪器对镀钛前后的cBN磨料和陶瓷结合剂烧结样条的显微结构进行了观察;分析了结合剂与cBN磨料的结合关系,并对陶瓷结合剂烧结样条进行了抗折强度试验。结果表明,cBN磨料镀钛前后其性能变化很小,未镀钛cBN磨料与结合剂烧结样条的抗折强度为61.97MPa,两者间是机械包镶式的结合;镀钛cBN磨料与结合剂烧结样条的抗折强度为67.65MPa,两者间还含有化学结合;cBN磨料镀钛后对砂轮强度的提高有益,但前者的抗折强度已满足超高速砂轮的需要,单就提高砂轮强度来说,无需镀钛。     

Performance enhancement of single-layer miniature cBN wheels using CFUBMS-deposited TiN coating

This work investigated the effectiveness of TiN coating in enhancing the performance of two different types of single-layer cBN grinding wheels. One was galvanically bonded type where galvanic metal layer covered less than 50% of the grit height. In this paper, it is termed as underplated wheel. The other one was brazed cBN wheel which was developed in-house. In this case, the grits were bonded by a braze alloy layer. TiN coating, well known for its anti-wear and anti-friction characteristics, finds use in cutting tools and tribological applications. In this case study, such TiN was successfully deposited on the above-mentioned two types of grinding wheels with a dual cathode closed-field unbalanced magnetron sputtering (CFUBMS) system. Performance of those TiN-coated wheels was compared with that of uncoated counterparts in terms of grinding force and percentage of grit failure. Grinding tests were carried out in plunge mode and under dry condition. Experimental results clearly revealed the fact that the role of TiN coating was not that significant in reducing the friction at the wheel-workpiece contact zone. However, it was able to substantially reduce grit pullout of the underplated cBN wheel. On the other hand, uncoated brazed cBN wheel did not suffer from grit pullout, but severe premature breakage of cBN grits at the bond level was observed. This was remarkably arrested when TiN coating was applied on the active surface of the wheel.     

cBN陶瓷结合剂磨盘的研究

本文通过差示扫描量热分析、X衍射分析、线膨胀测试仪、扫描电镜等测试手段对四种不同组份的结合剂性能及磨盘显微结构进行分析,结果发现:2#结合剂的耐火度为770℃,相对较低,可以实现磨具的低温烧成,防止cBN磨料的高温侵蚀,提高磨削效率和耐用度;2#结合剂中出现细小的片状微晶,起到了弥散强化的作用,增强了结合剂的强度;用2#结合剂所制的cBN磨盘,结合剂熔化完全,流动性好,对cBN磨粒的包裹性好,提高了磨盘强度和硬度,其抗弯曲强度达到62.37MPa,洛氏硬度HRB达到85。     

钎焊金刚石砂轮磨削石材中金刚石粒度对磨削力的影响研究

本文通过测量不同金刚石粒度的高频感应钎焊金刚石砂轮磨削花岗石过程中的磨削力，对砂轮所受的法向力和切向力进行了研究。对不同粒度条件下磨削深度、进给速度和砂轮线速度对磨削力的影响进行了分析。研究发现磨削力随砂轮线速度的增大而减小，随磨削深度和进给速度的增大而增大，磨削深度对磨削力的影响程度比进给速度大。小粒度金刚石磨削时，磨削三要素对磨削力的影响比大粒度金刚石磨削时大。     

陶瓷结合剂CBN砂轮对GCrl5轴承钢锭子的磨削研究

本文通过用棕刚玉与CBN磨具分别对GCr15轴承钢进行磨削试验，对磨削过程中的参数：温度、磨削力、磨具工作状况以及工件表面质量进行对比，发现CBN磨具可避免棕刚玉磨具因组成所导致的工作环境污染，并使工件的表面磨削质量明显改善，生产效率也提高20倍以上，具有很高的推广价值。     

精密磨削Invar36合金时的磨料选择

本文对白刚玉、铬刚玉和绿色碳化硅三种磨料砂轮磨削Invar36合金时的磨削力、磨削温度、表面粗糙度和磨削比进行了对比分析。结果表明：白刚玉砂轮对Invar36合金的磨削比最高,磨削表面粗糙度较好,但是磨削温度和磨削力也比较高,适用于Invar36合金的粗磨;铬刚玉砂轮磨削时的磨削力最小,磨削温度最低,但是磨削比也比较低,因此适用于易变形零件的精密磨削。