磨粒有序排布曲面砂轮设计及磨削性能实验研究

提出一种曲面砂轮表面磨粒有序化排布的设计方法,制备磨粒有序排布和无序排布的2种曲面砂轮.通过磨削实验,从磨削力、砂轮磨损及工件加工形状误差等3个方面对比研究.结果表明:在整个磨削过程中,磨粒有序排布的曲面砂轮的磨削力总体上小于磨粒无序排布的曲面砂轮的磨削力.磨粒有序排布曲面砂轮的磨粒磨损一致性优于无序排布曲面砂轮的.整...     

金属结合剂金刚石砂轮的修整研究(Ⅰ)——用立体照片对测量磨粒的突出高度及磨粒突出高度对磨削性能的影响

金属结合剂金刚石砂轮的磨粒突出高度极大地影响砂轮的磨削性能。磨粒突出高度大小容易导致砂轮堵塞从而使磨削力增大;磨粒突出高度太大则容易导致磨粒脱落从而使砂轮磨损加快。然而,迄今为止,精确测量磨粒突出高度的方法尚未见诸报道。本文提出了一种用立体照片对测量磨粒突出高度的方法,即所谓“3D法”,并对磨削Si_3N_4时,磨粒突出高度对砂轮磨削性能的影响进行了实验研究。砂轮的修整用杯形砂轮修整器完成。主要结论如下:(1)砂轮表面修整后,磨粒突出于金属结合剂基面,并且在磨粒后方存在一三角洲状结合剂残留物。磨粒突出高度分布近似为正态分布。(2)磨削力随磨削次数单调增加。(3)通过研究磨削力、工件表面粗糙度及砂轮磨损同磨粒突出高度的关系,对最佳磨粒突出高度进行了一些讨论。     

强力砂轮在硬质合金刀具精密磨削中的性能研究

对强力砂轮磨粒晶形,磨削层结合剂成分,砂轮磨损情况,砂轮磨削力以及所磨削的刀具外观质量等方面进行了研究。结果表明:磨削层的结合剂成分会影响砂轮的自锐性;且在相同的磨削条件下,磨粒的晶形不仅直接影响砂轮自身的磨削力和磨损性能,而且决定了所磨削刀具的外观和表面质量。      

非球面磨削过程中圆弧形砂轮的磨损分析

针对砂轮磨损会严重影响非球面磨削质量的问题，基于非球面磨削的运动方式，解析了非球面磨削过程中的材料去除体积和砂轮磨损体积公式，并结合砂轮磨损实验，探究非球面磨削用圆弧形金刚石砂轮的磨损规律。结果表明:圆弧形金刚石砂轮在磨削非球面过程中由于磨损会导致其径向尺寸减小，在砂轮失效前其直径变化主要存在3个阶段:即直径快速变化阶段、缓慢变化阶段和微量变化阶段。圆弧形砂轮表面的结构特性，使得砂轮圆弧顶端的结合剂对顶端区域的磨粒把持力要低于其他磨粒的，导致该区域的磨粒和结合剂被快速磨损，直至圆弧形金刚石砂轮的几何结构不再影响其结合剂对磨粒的把持力，此后其磨损过程与平面金刚石砂轮磨损类似。      

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。     

高速平磨氧化锆陶瓷磨削力模型的研究

根据磨粒突出高度符合瑞利分布的假设,建立关于单颗磨粒的最大未变形切削深度模型。考虑变摩擦及机床主轴振动的影响,以单颗磨粒为研究对象,把磨削力分为磨削变形力和摩擦力,引入主轴振动修正系数,结合单位面积内的磨粒数目,建立了单位宽度上磨削的总法向力和总切向力的磨削力理论模型。结果证明：切向、法向磨削力理论值与试验值平均相对误差分别为7.97%、8.19%,误差最大值不超过15%,模型存在较高的准确性。     

接触轮式强力平面砂带磨削砂带磨损试验研究

砂带磨损是影响加工精度、表面质量、加工效率和生产成本的重要因素之一,以往的研究只局限于普通砂带磨削的磨损,而强力砂带磨削磨损研究尚未见诸报导。本文对接触轮式强力平面砂带磨削的砂带磨损过程、磨损形式、磨损机理及磨削参数对磨损的影响作了大量的实验研究。测定了此种磨削方式下的相对金属切除率、法向磨削力、磨削比、磨粒磨损平面面积率等机理参数,揭示了砂带的金属去除机理和磨损机理,得出了一些重要结论。     

磨削用量对磨削力的影响

一、前言 磨削力是磨削过程中的一个重要的物理量,它统计性地代表了磨粒切屑厚度对磨削过程的影响。磨削力的存在,不仅影响工艺系统的变形,而且也是造成磨削过程中能量的消耗和产生磨削热量及磨削振动的原因。同时,磨削力的大小与磨削效率、磨削表面质量、精度、砂轮的磨钝磨损及其耐用度等也有密切关系。     

钎焊金刚石砂轮高速磨削氧化铝陶瓷的磨损特征

利用真空炉中钎焊工艺制作了钎焊金刚石砂轮,并对氧化铝陶瓷进行高速磨削的磨损研究.实验中,监测了磨削过程中每道磨削的磨削力特征,观察和统计了不同磨削阶段的砂轮表面磨粒磨损状态及变化情况,同时测量了磨粒的出刃高度.结果表明:在高的砂轮线速度和高的材料磨除率下,容易造成大量的磨粒断裂和完全破碎.仅有1.23％的金刚石磨粒是经历“完整-磨平—微破碎—半破碎—断裂(全破)”的失效过程,即磨粒理想的失效路径.通过对钎焊工艺、磨粒承受的载荷以及砂轮表面磨粒浓度和排布方式等因素的分析,阐明了文中钎焊金刚石砂轮中磨粒失效的原因.     

砂轮修整

砂轮表面几何形状和表面粗糙度是决定砂轮磨削性能的重要因素。在磨削过程中,由于磨削力和磨削温度等的作用,砂轮工作表面上的磨粒会逐渐地磨钝;同时,由于磨粒不均匀磨损和脱落,使砂轮工作表面失去正确的几何形状;磨削过程中产生的细小切屑还会粘附到工作磨粒的切削刃上或堵塞到砂轮工作表面的空隙中。所有这些     

面向工程陶瓷的单颗金刚石磨粒划擦磨损规律

为了研究工程陶瓷平面磨削中金刚石砂轮的磨粒磨损规律,制备圆锥形单颗粒金刚石磨具模拟实际磨粒切削刃。以金刚石磨粒的尖端圆弧半径表征磨粒切削刃锋利程度与磨削能力,并用圆弧半径的磨损规律等效描述切削刃磨损特性。采用基于扫描电镜与数据拟合的技术测量单颗磨粒金刚石尖端圆弧半径。运用单因素试验及正交试验分析了金刚石颗粒尖端形状、材料种类与加工参数对磨粒磨损规律的影响。实验结果表明,当顶锥角2θ为120°、磨削深度ap0.01 mm时,金刚石磨粒具有较高划擦寿命。各因素的影响主次顺序为:顶锥角>磨削深度>工作台速度。本研究为金刚石砂轮磨粒规格和磨削用量的选取提供了重要参考。     

接触轮式强力平面砂带磨削砂带磨损试验研究

砂带磨损是影响加工精度，表面质量，加工效率和生产成本的重要因素之一，以往的研究只局限于普通砂带磨削的磨损，而强力砂带磨削磨损研究尚未见诸报导。本文对接触轮式强力平面砂带磨削的砂带损过程，磨损形式，磨损机理及磨削参数对磨损的影响作了大量的实验研究。测定了此种磨削方式下的相对金属切除率，法向磨削力，磨削比，磨粒磨损平面面积率等机理参数，揭示了砂带的金属去除机理和磨损机理，得出了一些重要结论。     

砂带磨削中磨粒切削刃磨损与其磨削能力的关系

用显微镜观测法研究了砂带上磨粒切削刃的磨损特性,由于磨粒切削刃顶部的磨钝磨损其高度是逐渐减低的。因此除新砂带开始使用的很短时间外,磨削是由很多顶部磨损成小平面的磨粒完成的。对这些小平面给砂带磨削性能的影响做了理论和实验研究,提出了阐明砂带磨削性能随磨削时间改变的金属切除模型。磨粒切削刃的形状和分布对砂带的磨削性能有很大的影响。     

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.     

钎焊金刚石砂轮端面磨削钢轨中磨粒的单位磨削力研究

假设钎焊金刚石砂轮磨粒形状为八面体且磨粒分布均匀,用磨粒运动学轨迹模型及有限元积分法推导端面磨削时磨粒与工件的接触线长度,用平均体积法求得未变形磨屑平均厚度,进而推出端面磨削时切向磨削力与单位磨削力的关系式,并通过钢轨端面磨削实验建立单位磨削力数学模型并进行验证。验证结果表明:单位磨削力数学预测模型有效,可为后续端面磨削时磨削力和磨削温度等的计算提供理论支撑。      

单晶硅磨抛协同加工的分子动力学

磨削与抛光是实现单晶硅材料超精密表面加工的重要工艺方法,磨抛协同加工过程中由磨粒运动状态主导的二体与三体磨损机制对材料去除效率以及表面加工质量具有重要影响。采用分子动力学方法,建立固结与游离运动状态双磨粒协同作用下的单晶硅表面超精密磨抛加工过程仿真模型,分析磨粒切入深度、横向与纵向间距干涉等因素对磨削力、材料相变、表面损伤及材料去除行为的影响规律,阐释单晶硅磨抛协同超精密加工表面形貌演化规律。研究表明：受磨粒运动状态驱动的单晶硅材料表层损伤原子数量随固结及游离磨粒切入深度增大而增加,磨粒切入深度对工件的材料去除、裂纹生长及损伤行为影响显著;法向和切向磨削力随磨粒切入深度增加而增大,且在同等切入深度变化时法向磨削力增加幅度大于切向磨削力; 通过单晶硅金刚石结构分析磨粒间干涉区域的损伤情况可知,随着磨粒间纵向间距增加时,工件所受干涉作用减小,六角金刚石晶体结构减少;相比较固结磨粒,游离磨粒对工件的损伤区域更深,产生瞬态缺陷原子更多。研究结果可为实现超精密磨抛协同加工工艺高材料去除效率和高表面质量提供理论基础。     

单颗金刚石磨粒磨削SiC的磨削力实验研究

选取两种不同锥度角的金刚石磨粒,分别用其对SiC陶瓷和单晶SiC进行了单颗磨粒磨削实验,检测了磨削过程中的磨削力大小,分析了磨削参数对磨削力的影响。实验结果表明:磨削力随着切削深度的增大而增大,随磨削速度的减小而增大;随着磨粒顶锥角的增大,磨削力明显增大;磨削单晶SiC(6H)的磨削力大于磨削SiC陶瓷的磨削力。     

合金淬硬钢20Cr2Ni4A小直径CBN砂轮磨削研究北大核心

针对合金淬硬钢20Cr2Ni4A在小直径砂轮磨削过程中,存在磨削力大、排屑难且磨损快的问题,考虑实际砂轮形貌特征,建立了砂轮磨削轨迹与磨屑厚度模型,揭示了砂轮尺寸及磨料参数对磨粒运动轨迹与磨屑厚度的影响规律。进一步建立了磨削表面线轮廓模型,并通过开展小直径CBN砂轮磨削合金淬硬钢20Cr2Ni4A实验,验证了模型的准确性。探究了磨削比能随磨削厚度的变化规律,结果表明当磨屑厚度小于0.02μm时,受尺寸效应影响,随着磨屑厚度增大,磨削比能由75 J/mm3降低至40 J/mm3。当未变形磨屑厚度大于0.02μm时,磨削比能随磨屑厚度变化不大。对比分析了进给速度对不同粒度小直径砂轮磨削力的影响规律,结果表明,当进给速度在400 mm/min以下时,粒度#200砂轮的磨削力与粒度#120砂轮的磨削力相差不大,选用粒度#200的砂轮可获得更好的磨削质量。开展不同粒度的小直径砂轮磨损对比试验,结果表明,粒度#120砂轮磨损类型主要为磨粒破碎,粒度#200砂轮磨损类型包括镀层划擦与磨料破碎,揭示了不同粒度的小直径砂轮磨损机制。     

工程陶瓷圆弧成形磨削力预测与实验研究

圆弧成形磨削是难加工零件复杂型面的加工方法,对其磨削力的研究有利于改善工程陶瓷的表面质量。基于圆弧砂轮的结构特点及尺寸趋近思想对陶瓷材料圆弧成形磨削力进行预测。通过研究磨粒对工程陶瓷的去除机制,提出建立单颗磨粒滑擦、塑性及脆性去除磨削力模型。基于砂轮磨粒尺寸与分布差异,利用概率统计方法对磨削中不同去除方式的有效磨粒数进行探讨,进而实现圆弧成形磨削力理论模型的构建。最后通过磨削力实验对理论模型进行验证。结果表明：法向磨削力和切向磨削力理论值与实验值平均误差分别为8.793%和9.986%;磨削力随着磨削深度及进给速度的增加而增加,随着砂轮速度的增加而减小。     

液压活塞杆耐磨陶瓷涂层研究

多功能超音速火焰喷涂WC-12Co涂层,其结合强度超过70MPa,孔隙率小于2%,硬度超过HV10000.3,耐磨粒磨损性能比45号钢提高6.6倍,利用该涂层对液压活塞杆进行耐磨粒磨损强化。涂层经磨削加工后,精度和表面光洁度满足设计要求,与镀硬铬活塞杆相比,使用寿命提高2倍。