缓进给磨削的磨削温度与加工表面特性分析

德国ELB磨床公司首创的缓进给磨削工艺的特点在于降低进给速度、大幅度增加磨削深度,因此在高韧性、高硬度材料的沟槽及表面磨削加工中具有优势.目前,缓进给磨削工艺已得到广泛地应用,尤其在平面磨削和成型磨削中占有主导地位.缓进给磨削本身具有巨大的潜力,但缓磨机理中也存在着一些有别于普通磨削的根本性问题,其中较为突出的问题是加工表面的热损伤.由于这种热损伤常常是在看似正常的磨削过程中突然发生的,使加工表面产生磨削裂纹,影响了缓进给磨削潜力的充分发挥.     

磨削的结构化鱼鳞表面的摩擦特性研究

为了获得磨削后结构化鱼鳞表面的摩擦特性,首先设计拓扑结构化鱼鳞表面,然后对表面建立流体动压润滑模型,并利用流体仿真软件进行分析,研究对比磨削加工后不同粗糙度的单元鱼鳞凹坑的油膜承载力以及摩擦系数,并且整体分析结构化鱼鳞表面的压力和摩擦系数随油膜厚度变化的规律。研究表明：在给定的结构化表面参数范围内,磨削粗糙度越低的结构化鱼鳞表面单元的润滑效果越好;整体来看,结构化鱼鳞表面的润滑效果具有显著的累积效应;选择合适参数的结构化鱼鳞表面可以提高油膜承载力和降低摩擦系数,从而起到改善摩擦副润滑效果的作用。     

常用钢磨削纹理方向与其表面摩擦因数的关系

采用平面磨削加工方法在20钢、45钢、40Cr钢表面加工出不同方向纹理(0°,30°,45°),研究了磨削加工纹理方向与其表面粗糙度和摩擦因数的关系.结果表明:相同磨削加工条件下,不同表面纹理方向的材料表面粗糙度由大到小依次为0°,30°,45°;当摩擦方向与表面纹理成一定角度时的摩擦因数要比其与表面纹理垂直时的要小;40Cr钢摩擦因数受表面纹理方向的影响要比45钢、20钢的要小.     

表面织构在脂润滑条件下的摩擦性能研究

采用声光调Q二极管泵浦Nd:YAG激光加工系统在H13钢表面加工出不同密度的织构,以润滑脂作为润滑剂,利用MMW-1A型微机控制万能摩擦磨损试验机考察表面织构在不同载荷、不同转速条件下的摩擦磨损特性。实验结果表明:在脂润滑条件下表面织构能有效改善摩擦副表面的摩擦性能;与光滑无织构试样相比,表面织构试样的摩擦因数显著降低;一定范围内,随着织构密度的增加,平均摩擦因数呈现出先减小后增大的趋势,且织构密度为10%时的平均摩擦因数最小,最小平均摩擦因数为0.18,较光滑无织构试样减小32.23%;摩擦因数随着试验载荷的增大而减小,但随着转速的增加呈现出先减小后增大的变化趋势。     

磨削表面形貌及其加工工艺参数的关系

采用平面磨床在20钢、45钢、40Cr钢试件表面进行磨削加工,通过粗糙度测试仪测量加工试件表面形貌,采用表面形貌统计参数中的轮廓高度算术平均值Ra、微观不平度十点高度Rz、轮廓微观不平度的平均间距Sm、轮廓支承长度率tp对表面形貌进行评价,分析了表面形貌参数与磨削加工工艺参数、试件材料的关系。结果表明,磨削表面形貌与加工过程中的工艺参数密切相关。     

表面微织构影响点接触润滑摩擦性能的实验研究

针对球-盘高副点接触开展微织构表面摩擦学性能实验研究。采用激光工艺在试样表面上加工出具有一定形状、深度和面积比的矩形微织构,采用三维表面形貌仪测量微织构的形貌特征,在摩擦磨损实验机上进行摩擦学实验,研究往复运动模式下微织构深度、间距等参数对球-盘点接触润滑摩擦性能的影响。结果表明:较浅的微织构具有相对较小的摩擦因数;较高频率下微织构表现出较好的润滑和减摩效果;沿运动方向的微织构间距增大,摩擦因数逐渐降低,超过Hertz接触直径之后,摩擦因数变化不明显;垂直于运动方向微织构边长增大,摩擦因数呈现先减小后增大的变化趋势。     

Si_3N_4陶瓷旋转超声磨削加工的表面摩擦特性

为了探索结构陶瓷材料在摩擦过程中表面形貌的变化规律及其对摩擦特性影响,分析了摩擦过程中材料的接触过程及力学关系,并对旋转超声磨削加工的Si3N4陶瓷试样开展了摩擦表面形貌、摩擦因数等特性的试验研究。首先根据接触特点和材料特性,基于分形理论推导出接触面总载荷计算公式,基于该公式建立了结构陶瓷摩擦因数分形模型。分析结果表明:当初始表面轮廓分形维数分别为1.4,1.45,1.5和1.55时,摩擦因数与摩擦后表面轮廓分形维数呈类似正态分布曲线。然后通过旋转超声磨削加工的Si3N4陶瓷试样面面接触摩擦试验,研究了摩擦后陶瓷材料表面微观形貌和摩擦因数变化规律,分析了各因素对摩擦因数的影响。试验结果表明:产生微观裂纹是Si3N4陶瓷摩擦后表面微观形貌的显著特点;温度值等于160℃是Si3N4陶瓷摩擦因数由下降转为上升的拐点;当施加载荷为360N和往复频率为80Hz时,摩擦因数最大。得到的结果为通过表面形貌控制提高结构陶瓷耐磨性能提供了技术支撑。     

表面微造型技术改善物体表面摩擦性能的研究

物体表面的微细形貌深刻影响和改变着物体表面的摩擦性能,这就促使人们利用各种加工手段在物体表面进行微细造型改变表面状况以达到所需要的表面摩擦性能。本文首先论述了微造型的几何参数及其对摩擦性能的影响,接着阐述了近年来物体表面微细形貌加工方法以及表面微造型技术的应用领域,最后提出了表面微造型技术的可能发展方向。     

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。     

复合工艺制备的表面微凹坑织构的摩擦性能研究

在构建的激光电化学复合微加工系统上,采用皮秒脉冲激光辐照与电解刻蚀复合加工方法在7075铝合金表面制备出不同尺寸的阵列凹坑微织构。采用共聚焦显微镜观测复合加工织构试样表面形貌,采用MFT-5000型RTEC摩擦磨损试验机研究润滑条件下凹坑织构的摩擦学性能,并探讨直径、深度、面积密度对减摩性能的影响。结果表明:复合加工工艺制备的表面微织构具有良好的表面形貌;润滑条件下材料表面的凹坑型织构能显著改善其摩擦学性能,相比光滑表面最高可降低摩擦因数30%;在实验参数范围内,凹坑的直径与面积密度对材料表面摩擦性能影响较大,凹坑深度对摩擦性能影响较小。     

纹理表面滑动摩擦稳态摩擦学性能

基于稳态滑动摩擦系统模型,采用球-盘摩擦副定量分析研究法向载荷、滑动速度、初始表面纹理和摩擦副材料对稳态摩擦因数的影响,得到稳态摩擦因数在不同工况下的变化规律。结果表明：滑动摩擦的稳态摩擦因数与磨损率正相关,周向纹理表面的稳态摩擦因数最大,无纹理表面的稳态摩擦因数次之,径向纹理表面的稳态摩擦因数最小;无论何种初始表面形貌,随着转速的增加,稳态摩擦因数先减小后增大,随着法向载荷的增大,稳态摩擦因数呈增长趋势;较深较宽的表面纹理具有更大的稳态摩擦因数和更大的瞬时波动;稳态摩擦因数也与摩擦副材料的选取有关。     

激光微造型表面摩擦磨损性能研究

采用声光调Q二级管泵浦固体光源（DPSS）Nd：YAG激光器对缸套试件表面进行了,微造型州纹加工。在往复式活塞环-缸套摩擦磨损模拟试验机上进行了激光造型缸套试件与未造型光滑缸套试件的摩擦磨损性能对比试验研究。试验结果表明,在重载高速条件下,激光网纹试件与未造型试件相比,摩擦因数降低23％,磨损量降低66％。说明激光网纹沟槽具有贮油、积屑和动压润滑作用,同时激光加工的网纹淬火效应也有利于提高支承表面的耐磨抗擦伤性能。     

非对称结构表面织构对滑动轴承摩擦性能的影响

为揭示织构凹坑方式对径向滑动轴承摩擦性能的影响,基于气液两相流理论,建立径向滑动轴承腔内油气两相流数值计算模型.将传统普通织构改进为出入口呈阶梯状的非对称织构,定义出入口壁面高度比值H为非对称因数,采用SIMPLEC算法进行求解,分析非对称因数对凹槽织构单元流体域内流场的影响,探讨径向滑动轴承不同位置织构、不同转速下非...     

内燃机气缸孔表面微织构设计与摩擦性能模拟试验

为提高内燃机气缸孔的使用寿命,根据气缸孔/活塞摩擦副往复运动的特点,采用0.10、0.30、0.50三种织构密度,设计出气缸孔表面两组不同密度组合形式,采用ZY型电路板制作机,在模拟气缸孔的钢块试样表面上分段织构出不同密度的微凹坑,与模拟活塞的钢销试样组成面对面摩擦副进行往复运动摩擦试验。结果表明:气缸孔两组不同密度组合形式表面摩擦系数均随着试验速度的升高而下降,且大多趋于平稳;中间区域织构密度高,两端区域织构密度低组合形式起增摩作用;中间区域织构密度大,两端区域织构密度低组合形式,低速相对运动时减摩效果不太明显,高速时减摩效果显著增强,0.30+0.10+0.30密度组合形式减磨效果较佳,当运动速度分别为0.10m/s、0.20m/s时,气缸孔摩擦系数相对无织构表面分别降低了19.3%和30%。     

砂轮新模型对平面磨削表面粗糙度产生机理

探讨了在研究磨削表面粗糙度的过程中,能否在传统的以磨粒切削刃为研究对象的研究方法之外,建立一种新的研究途径的可能性.提出了平面磨削加工中,从宏观角度研究表面粗糙度影响因素的磨削模型,认为砂轮可以等效成若干个宽度为f的连续的小砂轮组成的砂轮组.提出在一定的磨削条件下,存在磨削参数对表面粗糙度影响的临界值.指出材料弹性模量在磨削加工中对表面粗糙度具有非常重要的影响.同时结合传统理论,进行了一系列的试验验证,得到了很好的吻合.认为在目前加工参数范围内,对Ra影响显著的因素是砂轮线速度、轴向进给量和砂轮的磨损.     

摩擦副表面沟槽型织构润滑性能的数值仿真

从目前的研究来看,织构的深度和载荷对油膜的润滑性能具有显著的影响,然而,在载荷变化的情况下,润滑膜的最小膜厚和黏性阻力是一个动态变化的过程。因此不同载荷下,最佳织构深度的选取还需系统地进行分析。通过建立沟槽型织构流体润滑模型,分析了织构的深度以及承载力对摩擦副的油膜厚度、压力、剪切力、以及摩擦因数的影响。结果表明：在承载力一定时,油膜厚度随织构深度的增加呈先增大后减小的趋势。在89 N载荷下时,存在最佳油膜厚度6.4184μm,此时织构深度为2.97μm,摩擦因数为0.0162。     

金刚石砂轮平面磨削TC4钛合金的表面完整性研究

以TC4钛合金为研究对象,在乳化液条件下采用金刚石砂轮对TC4钛合金进行平面磨削试验,对比分析在不同粒度和磨削用量下的磨削表面粗糙度、显微硬度、表面层微观组织及表面残余应力的变化规律.结果 表明:砂轮线速度和磨削深度对零件表面粗糙度和显微硬度的影响比较显著;磨削深度对表面残余应力的影响最大,工件速度次之;从工件表面层微...     

平面磨削温度及其对表面质量影响的实验研究

采用热电偶和三向测力仪分别测量了不同磨削条件下接触区的温度和力,并使用电子扫描显微镜和表面轮廓仪对已磨表面形貌和粗糙度进行了观测。实验表明,磨削参数对磨削温度有很大影响,同时磨削温度和实际接触长度相互影响。从切屑的形成机理和变形状态的角度出发,分析了顺磨时磨削温度高于逆磨时磨削温度的原因。讨论了磨削温度同已磨表面形貌及粗糙度之间的关系,结果发现,当磨削温度不足以使已磨表面出现明显烧伤时,磨削温度对表面粗糙度值的影响不大。     

砂轮结构特征对磨削性能的影响

砂轮结构特性是影响磨削性能的一个重要因素。本文就磨料、粒度的硬度等结构参数的影响进行了分析。分析结果表明，砂轮硬度和粒度均有其最佳值。