单晶材料微磨削表面粗糙度与磨削力实验研究

为了探究微磨削对单晶DD98表面粗糙度与磨削力的影响,采用磨粒为500#和磨头直径为0.9mm的磨棒对单晶DD98进行微磨削实验。首先,设计三因素四水平正交实验,通过极差分析得到磨削参数在一定范围内对表面粗糙度影响的主次顺序,其中磨削深度影响最大,主轴转速次之,进给速度最小;并获得最优工艺参数水平组合:主轴转速为60000r/min,磨削深度为6μm,进给速度为20μm/s。其次,对单因素实验进行微磨削实验,得到在一定范围内,得到表面粗糙度值和磨削力值都随主轴转速的增大、磨削深度的减小、进给速度的减小而减小,并对这种影响规律进行分析。为单晶DD98的微磨削提供了重要的理论基础。     

超声辅助磨削工艺对微晶玻璃表面粗糙度的影响研究

微晶玻璃的高脆硬性会导致其在磨削过程中出现崩碎和裂纹等问题,从而影响其使用性能和寿命。文章针对微晶玻璃,开展了其超声辅助磨削加工试验研究,探究了磨削微晶玻璃的工艺参数（主轴转速、磨削深度及进给速度）和烧结磨头粒度号差异对其表面粗糙度和表面形貌的影响规律。研究结果表明：超声磨削可显著减小微晶玻璃的表面粗糙度值,在研究的主轴转速段内降幅2.03%～36.03%,磨削深度段内降幅9.76%～17.99%,进给速度段内降幅6.98%～36.23%;相比于非超声磨削,超声磨削在较小主轴转速、磨削深度及进给速度条件下更能发挥其对微晶玻璃表面粗糙度的提升作用;较小的磨头粒径能减小微晶玻璃的表面粗糙度值并改善表面质量。     

高体分SiC/Al复合材料微磨削表面粗糙度试验研究

SiC/Al复合材料是一种以铝为基体,碳化硅为增强颗粒的复合材料。由于材料的高硬度特性,导致已加工表面出现裂纹和磨损等现象,采用PCD刀具对SiC/Al2024进行微磨削试验,基于响应曲面法,设计实验数据,根据试验结果,建立主轴转速、进给速度和切削深度的回归方程。通过响应曲面图,分析主轴转速、进给速度和切削深度交互作用对表面粗糙度的影响程度,其从大到小依次为:主轴转速、切削深度和进给速度。主轴转速和进给速度交互影响显著,获得最小粗糙度为0.51μm。     

工程陶瓷主轴沟道表面磨削加工的实验研究

基于实验室自主设计研发的全陶瓷电主轴,利用曲线磨床对工程陶瓷主轴沟道进行磨削加工以及运用手工研磨的方法进行研磨。研究砂轮转速、工件转速、进给量、横向进给速度等磨削工艺参数对沟道表面粗糙度的影响,以及研磨工艺参数、磨料粒度、研磨时间、主轴转速对沟道表面轮廓度的影响。揭示了磨削参数与研磨参数对氧化锆陶瓷主轴沟道表面质量的影响,为硬脆材料高效的成型磨削加工提供参考依据。     

Si_3N_4陶瓷超声振动铣磨加工表面粗糙度的数学模型

为了探索Si_3N_4陶瓷超声振动铣磨加工中影响加工面表面粗糙度的因素及影响规律,分析了超声振动铣磨头磨粒的运动轨迹,在此基础上建立了加工面表面粗糙度的数学模型;采用该模型对Si_3N_4陶瓷超声振动铣磨加工面表面粗糙度进行了预测,并对预测结果进行了试验验证。结果表明:主轴转速、进给速度、磨削深度和超声振幅对Si_3N_4陶瓷加工面表面粗糙度的影响程度由大到小依次减弱;表面粗糙度随主轴转速的增加迅速下降,随磨削深度和进给速度的增加而增大,随振幅的增加呈下降趋势;当Si_3N_4陶瓷主要以塑性方式去除时,其加工面表面粗糙度的试验结果和预测结果具有较好的一致性。     

基于灰色关联分析方法和熵权法的纵扭超声振动螺旋磨削制孔工艺参数优化

为优化纵扭超声振动辅助螺旋磨削制孔工艺参数和提高加工性能,以氧化锆陶瓷为研究对象,选取螺距、螺旋进给速度、主轴转速和超声振幅为工艺参数,设计了四因素三水平正交试验,并测量其磨削力、孔壁表面粗糙度和孔底表面粗糙度;借助灰色关联分析方法和熵权法得到最优工艺参数为螺距3.5μm,螺旋进给速度875mm/min,主轴转速20000r/min,超声振幅6μm;螺距、超声振幅、主轴转速、螺旋进给速度对灰色关联度的影响程度依次降低。建立了灰色关联度、目标参数与工艺参数的经验预测模型,得到最优工艺参数为螺距3.0μm,螺旋进给速度875mm/min,主轴转速22000r/min,超声振幅6μm;孔壁和孔底的表面粗糙度分别为0.12789μm和0.38137μm,磨削力为9.482N,且关联度略优于正交试验最大关联度。     

碳纤维复合材料超声磨削工艺的研究

在总结国内外大量文献资料的基础上,利用自行研制的超声振动系统对碳纤维复合材料进行了磨削试验,研究不同加工参数对切削力和工件表面质量的影响,并对超声磨削机理进行了分析。结果表明:随着主轴转速的加快,切削力和表面粗糙度值减小;随着切削深度的增大或进给速度的加快,切削力和表面粗糙度值增大。与传统磨削加工相比,在加工参数相同的条件下,超声辅助加工时工件所受的切削力和表面粗糙度值更小。     

滚珠丝杠粗糙度和螺距误差影响因素的正交分析

针对表面粗糙度和螺距误差对滚珠丝杠性能的影响,通过正交试验对磨削过程中影响滚珠丝杠粗糙度和螺距误差的因素:砂轮转速、修整进给速度、丝杠转速、磨削深度进行试验探究,确定各因素对滚珠丝杠性能影响的主次顺序和最佳组合。研究发现,磨削过程中,粗糙度最小的工艺参数组合为砂轮转速1 144 r/min,修整进给速度208 mm/min,丝杠转速16 mm/min,切削深度2μm。以上参数影响滚珠丝杠表面平均粗糙度的主次顺序为:砂轮转速→修整进给速度→磨床丝杠转速→切削深度。螺距误差最小的工艺参数组合为砂轮转速1 144 r/min,修整进给速度208 mm/min,丝杠转速16 mm/min,切削深度1μm。以上参数影响滚珠丝杠螺距误差的主次顺序为丝杠转速→磨削深度→修整进给速度→砂轮转速。     

Vit1块体金属玻璃微铣削表面粗糙度试验研究

为研究金属玻璃的微铣削表面粗糙度,采用直径为0.5 mm的双刃硬质合金微铣刀,在Vit1块体金属玻璃表面加工微尺度沟槽结构;以试件表面粗糙度Ra值为衡量指标,利用三因素五水平正交试验方法分析主轴转速、进给速度和铣削深度对微铣削表面质量的影响。试验结果表明:主轴转速对表面质量影响最为显著,而进给速度影响较小。对影响表面质量及形貌的原因进行了深入分析,其结果对研究Vit1块体金属玻璃的微铣削加工机理具有一定的借鉴意义。     

数控加工参数对FDM成型精度影响研究

为了提高熔融沉积成型(FDM)打印件的表面质量,提出利用数控加工方式对FDM工艺成型件进行表面加工的后处理方法。采用正交试验法,分别研究主轴转速、进给速度和切削深度等数控加工参数对FDM工艺成型件的表面加工误差和表面粗糙度的影响。结果表明,通过数控加工可以有效提高FDM工艺成型的精度。当主轴转速为600r/min,切削深度为0.4mm,进给速度为0.1mm/min时,加工误差达到最小值0.01mm。当进给速度为0.1mm/min,切削深度为0.4mm,主轴转速为400r/min时,表面粗糙度达到最小值1.824μm。     

金刚石磨头刀具磨铣加工对高体份SiCp/Al复合材料加工表面质量的影响

针对高体份SiCp／Al复合材料,采用佥刚石磨头刀具磨铣切削的加工方法,研究了高速磨铣加工中机床主轴转速、工件进给速度及背吃刀量对材料加工表面形貌损伤以及表面粗糙度的影响规律。研究表明,机床主轴转速的提高、工件进给速度的减小都能够减小材料表面形貌的损伤情况,改善加工表面粗糙度质量：背吃刀量的改变对材料表面形貌损伤以及表面粗糙度的影响不大。     

Experimental study on fabrication and evaluation of a micro-scale shaft grinding tool

This paper presents a micro-grinding experiment on AISI 1020 steel and Ti-6Al-4V to study micro-grinding principle and the change rule of the force and surface with different grinding parameters. A novel micro shaft grinding tool is fabricated by cold sprayed with CBN grains, the manufacturing is carried out on a desktop micro machine developed by NEU. Influences caused by particle size on surface quality has been discussed, it has been tested that low surface roughness could be achieved on 3000 particle size of micro shaft grinding tool, the roughness of AISI 1020 steel accomplished in the experiment is about 0.086 μm. Measured micro-grinding force of Ti-6Al-4V decreases with the increasing spindle speed and the decreasing cutting depth. The surface roughness decreases with the increasing spindle speed and the decreasing feed rate. The minimum surface roughness is 325 nm with the spindle speed of 48000 r/min and the feed rate of 20 μm/s.     

微铣金属表面微沟槽结构的粗糙度及形貌分析

为了提高和改善微沟槽表面质量,设计了高速微铣削实验,研究了微沟槽底面表面粗糙度和侧壁残留毛刺的变化规律。从理论角度引入了已加工表面的形成机理,建立了微观表面粗糙度理论模型,提出了刀具跳动对侧壁形貌变化影响的规律。利用三轴联动精密微细铣削机床加工微细直沟槽,并选取主轴转速、轴向切深、进给速度、刀具跳动量和材料组织结构为研究因素。采用多因素正交实验和极差分析法,对表面粗糙度值进行数值分析。铝合金,钢和钛合金三类微沟槽底面对应的最佳表面粗糙度值变化范围分别为1.073~1.481 μm,0.485~0.883 μm,0.235~0.267 μm;无刀具跳动钛合金微沟槽壁毛刺的最大高度为7.637 μm,而当刀具存在0.3 μm的径向综合跳动量时对应的微槽壁毛刺的最大高度为21.79 μm。铣削参数对表面粗糙度值的影响按从大到小依次为进给速度、主轴转速、轴向切深,且随着进给速度和轴向切深的增大,表面粗糙度值增大;随着主轴转速的增大,表面粗糙度值先减小后增大;在相同加工条件下,若微圆弧刀刃无磨损,微刀具的跳动量对微直沟槽侧壁表面质量有较大影响。同时,不同金属材料特性也是影响微沟槽表面质量的潜在因素。     

高速铣削超高强度钢的切削力及表面粗糙度研究

选用涂层硬质合金刀具对300M超高强度钢进行高速铣削试验,通过单因素试验和多因素正交试验法,得出铣削参数(主轴转速、每齿进给量、铣削深度)对切削力及表面粗糙度的影响规律及主次关系。对正交试验结果做最小二乘法分析,建立切削力及表面粗糙度与铣削参数之间的经验模型;对经验模型的回归方程及系数做显著性检验,并对其进行参数优化,得出铣削参数的最优组合。结果表明:主轴转速和铣削深度对切削力的作用较大,而每齿进给量对其影响相对较弱;每齿进给量对表面粗糙度作用最强,铣削深度次之,主轴转速对其作用最弱。     

高速微铣削铝合金表面粗糙度的多指标正交试验研究

利用小型高速精密微铣削机床在6061铝合金表面加工微沟槽结构,对加工后的试件表面质量进行研究,以试件表面粗糙度Ra、Rz值为衡量指标,利用正交试验方法分析主轴转速、刀具悬伸量、进给量和轴向切深等因素对表面质量的影响。试验结果表明：试件表面粗糙度值整体变化趋势从大到小依次为中线区、顺铣区、逆铣区。主轴转速对表面粗糙度影响最显著,而其他因素随着表面质量要求的不同有所变化。综合考虑表面质量要求,最优组合为:刀具悬伸量为18mm,轴向切深为10μm,进给量为30mm/min,主轴转速为48 000r/min时,试件表面粗糙度最小,此时表面粗糙度Ra值为0.075μm,表面粗糙度Rz值为0.579μm。     

陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削超细晶粒硬质合金的表面粗糙度研究

本文结合单因素实验和正交实验,研究了从低速到高速磨削条件下,砂轮速度、进给速度、磨削深度、最大未变形磨削厚度以及磨削方式(顺磨或逆磨)对陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削超细晶粒硬质合金表面粗糙度的影响规律,分析了影响超细晶粒硬质合金表面加工质量的原因。研究表明,总体来说磨削参数的变化对超细晶粒硬质合金表面粗糙度的影响程度不大。高速磨削时的表面粗糙度相比低速磨削得到了比较明显改善。逆磨时的粗糙度比顺磨大,随砂轮速度增加下降更快。相比传统硬质合金,磨削WC颗粒更细、强度更高的超细晶粒硬质合金的表面粗糙度更低。磨削参数对表面粗糙度的影响程度从小到大依次是磨削深度、砂轮速度和进给速度,实际加工时为同时获得较高的磨除率和表面质量,宜采用高砂轮速度、低进给和大切深的磨削组合。     

磨削条件的优化及表面粗糙度的预测与控制

利用信噪比试验设计法和二次回归设计技术,对平面磨削中砂轮转速、工件速度、径向进给量及砂轮粒度等因素对表面粗糙度的影响规律进行了分析,各因素对表面粗糙度的影响由大到小依次为砂轮粒度、径向进给量、砂轮转速和工件速度。同时建立起表面粗糙度的回归预测模型,并以F检验法对其进行检验,回归预测模型的显著性水平为0.01,回归效果良好。     

超硬微结构表面模具的精密磨削加工技术

针对超硬模具材料,研究磨削方式(顺磨和逆磨)、进给率和主轴转速等磨削参数对磨削后微结构表面的表面粗糙度和尖锐部分完整性的影响规律.基于磨削结果,对微结构表面质量不均一现象以及微结构表面磨削过程中的砂轮磨损分布进行研究.试验结果表明磨削后的微结构侧表面粗糙度小于底面粗糙度.采用逆磨可以获得更低的粗糙度和更加完整、锋利的尖锐部分.磨削后的表面粗糙度随着进给率的降低而减小,当进给率为0.2 mm·min-1时,微结构底面平均表面粗糙度Ra89 nm,侧面为Ra 60nm.磨削后,尖锐部分圆弧半径随进给率的降低呈现减小趋势,当进给率为0.5 mm·min-1时,其平均圆弧半径最小,为0.67 μm.主轴转速对表面粗糙度和尖锐部分圆弧半径的影响不大.由阶梯光栅表面结构性引起的,相对于其各个表面的磨削轨迹不相同,是导致磨削后阶梯光栅表面质量不均一现象主要原因.在微结构表面的磨削加工过程中,相对于砂轮的径向和轴向磨损,砂轮的形貌磨损更为严重.     

基于响应曲面法的表面粗糙度预测模型研究

通过正交试验,研究了高速端铣加工中切削参数对表面粗糙度的影响。采用田口设计方法和响应曲面法构建了表面粗糙度预测模型,分析了主轴转速、进给量、切深对表面粗糙度的影响。结果显示,进给量对表面粗糙度的影响最显著,主轴转速次之,切深的影响不大。模型预测精度为99．84％,达到了较高的预测水平。