三维超声辅助平面磨削力研究

三维超声辅助磨削力的研究一直是超声加工领域的空白,本研究首先以三维超声辅助平面磨削力为研究对象,从宏观力学角度进行分析,建立了三维超声辅助平面磨削力的数学模型,并分析在不同磨削参数下磨削力的变化情况,最后进行了试验验证。研究结果表明:在一定条件下,三维超声辅助平面磨削下的磨削力小于二维超声辅助平面磨削力,约下降20%;随砂轮转速的增大,磨削力下降,且当砂轮转速大于3000 r/min时,磨削力下降明显;随着进给速度与磨削深度的增加,磨削力增加明显;实验验证同模型分析一致。      

二维超声振动辅助磨削氧化铝陶瓷的磨削力对比研究

冲击力、材料硬度的变化以及超声振动的施加方式是磨削力降低的主要原因。在普通磨削的基础上加入二维超声振动,分析磨削力的影响机制,在相同的磨削参数条件下,对氧化铝陶瓷进行普通磨削和二维超声振动磨削对比实验研究,分析工件进给速度、砂轮线速度、磨削深度对磨削力的影响。结果表明：二维超声磨削的法向、切向磨削力均小于普通磨削,磨削力降幅随着工件进给速度和砂轮线速度的增大而减小,随着磨削深度的增大而增大;普通磨削和二维超声磨削的法向、切向磨削力均随着工件进给速度和磨削深度的增大而增大,随着砂轮线速度的增大而减小。     

电镀金刚石砂轮磨削加工SipC颗粒增强铝基复合材料的研究

颗粒增强铝基复合材料性能优良,在仪器仪表、航空航天等领域有着十分广泛的应用。本文提出了利用电镀金刚石砂轮在普通数控加工中心上对SipC颗粒增强铝基复合材料进行平面磨削的加工方法。通过正交实验,研究了主轴转速,进给量和磨削深度对磨削力的影响。实验结果表明：磨削深度对磨削力影响最大,其次为进给量,主轴转速对磨削力的影响很小。之后利用最小二乘法推导出了经验公式,并利用所得公式对实验数据进行了重新计算,对拟合精度进行了分析,最后对磨削表面粗糙度进行了简单实验。实验表明：磨削深度对粗糙度影响较小,主轴转速、进给量与粗糙度成正比关系,粗糙度在0．4—0．6um之间。     

钎焊牙科金刚石工具磨削加工氧化锆陶瓷的研究

采用钎焊法分别制备金刚石粒度尺寸为251μm和107μm的牙科金刚石工具,并对氧化锆陶瓷进行磨削加工实验。研究了加工过程中进给速度和主轴转速对磨削力的影响,并对不同粒度的钎焊金刚石工具进行对比。利用扫描电镜观察加工后氧化锆陶瓷表面质量和切屑形态。实验结果表明:法向磨削力和切向磨削力随着进给速度和主轴转速的增大而增大,粒度尺寸为107μm的钎焊金刚石工具产生的磨削力小于粒度尺寸为251μm的钎焊金刚石工具。随着进给速度的增大,加工后的氧化锆陶瓷表面脆性断裂区域有所增加,切屑尺寸增大。随着主轴转速的增大,加工后的氧化锆陶瓷表面存在显微塑性变形,切屑细化。     

超声辅助磨削GH4169高温合金工艺研究

针对GH4169高温合金的难加工性、砂轮磨损严重导致的加工表面质量差、效率低等问题,引入超声辅助磨削加工技术,分析了主轴转速、进给速度、磨削深度、超声振幅对磨削力、砂轮磨损及表面形貌的影响.结果表明:超声辅助磨削能有效降低磨削力并有助于延长砂轮使用寿命;获得了超声对材料去除方式、砂轮磨损行为的影响机制,对指导GH416...     

高体积分数SiCp/Al复合材料平面磨削实验研究

本文使用SiC砂轮和金刚石砂轮对颗粒尺寸大、体积分数高的SiCp/Al复合材料进行了平面磨削实验,研究了磨削深度和工件进给速度对磨削力的影响,并利用扫描电镜对已加工表面形貌进行了研究.结果表明:使用SiC砂轮加工时,磨削力随磨削深度的增加而增大;工件进给速度较低时,磨削力随工件进给速度增加而减小,当工件进给速度超过12...     

机器人恒力干磨削的材料去除深度建模

在机器人末端安装被动柔顺装置进行恒力干磨削加工,材料去除深度较难控制。为确定合适的磨削用量控制材料去除深度,根据磨削理论和磨削力经验公式,建立关于法向压力、进给速度和主轴转速的材料去除深度模型,材料去除深度与磨削用量指数幂的乘积成正比。通过正交实验标定模型的未知参数,建立完整的材料去除深度模型;通过单变量实验分析材料去除深度与磨削用量的关系;通过多变量随机实验对材料去除深度模型进行验证。单变量实验和随机实验表明,材料去除深度与磨削用量指数幂的乘积成正比。在磨削加工精度允许范围内,可以根据材料去除深度模型确定磨削用量控制材料去除深度。     

二维超声ELID复合平面磨削系统磨削力研究

对硬脆材料在二维超声电解在线砂轮修整技术（electrolytic in-process dressing,ELID）复合平面磨削条件下的磨削力进行理论研究,建立超声ELID复合磨削力模型。由磨削力公式可知:磨削力除了与超声波的振幅、角频率有关外,同时还受到电流的影响,且随电流的减小,磨削力逐渐增大。在不同磨削深度与砂轮转速条件下采集磨削力,并与理论值进行对比。结果显示:理论值与实测值趋于一致;法向磨削力与切向磨削力均随着磨削深度的增大而增大,随着砂轮转速的增大而减小。      

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。      

金刚石砂轮磨削钛合金时的磨削力研究

为解决金刚石砂轮磨削钛合金时材料弹性模量低、弹性形变大等问题,从理论上对砂轮的受力状态进行分析。基于切屑分离准则和材料摩擦属性,构建钛合金磨削时的受力模型,并对单颗磨粒的受力状态进行有限元仿真。设计钛合金磨削加工试验,研究工艺参数变化对砂轮磨削力的影响规律。结果表明：砂轮磨削速度增加,磨削力逐渐降低;当进给速度和磨削深度增加时,磨削力增加。当磨削工艺参数改变时,砂轮的切向和法向磨削力的变化趋势大致相同,切向和法向磨削力的比值为0.29～0.37。且磨削力的理论值和试验值的变化趋势基本一致,二者相对误差的平均值在5%以内,验证了磨削力理论模型的正确性。     

SiCf/SiC陶瓷基复合材料超声振动辅助切削试验研究

开展了SiCf/SiC陶瓷基复合材料的超声振动辅助切削试验研究,对比研究超声振动辅助切削及普通切削条件下切削参数对切削力的影响规律.结果表明:SiCf/SiC陶瓷基复合材料超声振动辅助切削时优选钎焊金刚石磨头,超声振动辅助切削相较于普通切削的切削力降低了10％～20％,主轴转速、进给速度、切削深度都会影响超声振动辅助切...     

小直径磨棒磨削加工TiC颗粒增强钢基复合材料GT35

为探究TiC颗粒增强钢基复合材料GT35合理的加工参数和冷却润滑条件,研究其对切削力、表面质量及刀具磨损的影响规律,采用小直径磨棒以侧面磨削方式开展试验。结果表明：干磨削会引起磨棒烧伤,极压磨削油的润滑效果优于水基合成磨削液的;磨棒在极压磨削油润滑下,磨削工件12 min后进入稳定磨损状态,其主要磨损形式为磨粒破碎、磨粒磨耗和磨粒脱落;主轴转速对切削力的影响大于进给速度的,且转速越高,切削力越小;工件表面粗糙度主要与磨棒磨粒出露高度的平整度有关,受加工参数的影响较小。用小直径磨棒磨削加工GT35材料时,应选择极压磨削油润滑,高主轴转速、中速进给的加工方式,以获得良好的刀具寿命、工件加工表面质量及适当的加工效率。     

细粒度钎焊金刚石砂轮磨削花岗石的磨削力特征分析

通过测量磨削力,研究细粒度钎焊金刚石砂轮磨削花岗岩过程磨削力随加工参数的变化特征。结果表明:磨削力是随着砂轮线速度的增大而减小,随着工件进给速度的变大而增大,随着磨削深度的增大而增大。回归分析表明,磨削力受磨削深度的影响程度最大。不同加工条件下,法向磨削力与切向磨削力之间存在良好的线性关系,比值约为7.6。磨削过程中,金刚石与花岗石之间的运动符合Coulomb定律描述的滑动摩擦方式。     

Experimental studies on drilling tool load and machining quality of C/SiC composites in rotary ultrasonic machining

Carbon fiber reinforced silicon carbide matrix (C/SiC) composites have great potential in space applications because of their excellent properties such as low density, superior wear resistance and high temperature resistance. However, the use of C/SiC has been hindered seriously because of its poor machining characteristics. With an objective to improve the machining process of C/SiC composites, rotary ultrasonic machining (RUM) and conventional drilling (CD) tests with a diamond core drill were conducted. The effects of ultrasonic vibration on mechanical load and machining quality were studied by comparing the drilling force, torque, quality of holes exit and surface roughness of drilled holes between the two processes. The results showed that the drilling force and torque for RUM were reduced by 23% and 47.6%, respectively of those for CD. In addition, the reduction in drilling force and torque decreased gradually with increasing spindle speed, while they changed slightly with increasing feed rate. Under identical conditions, RUM gave better holes exit than CD. Moreover, because of the lower lamellar brittle fracture and pit originating from carbon fibers fracture, the roughness of surface of drilled holes obtained with RUM was lower than CD and the maximum reduction was 23%.     

基于旋转超声振动的氧化锆陶瓷小孔磨削加工质量研究

针对陶瓷材料小孔加工质量较差以及加工成本较高等问题,设计一种基于旋转超声辅助的氧化锆陶瓷小孔磨削加工工艺。首先分析旋转超声加工原理,然后在超声振动条件下利用金刚石刀具对氧化锆陶瓷小孔进行单因素磨削加工试验,并对小孔的内壁进行形貌分析和粗糙度检测,最后研究主轴转速、超声功率以及进给速度对小孔表面粗糙度的影响规律。研究结果表明:与普通磨削方式相比,在旋转超声辅助加工条件下,小孔表面质量和残余应力都得到较大改善,当超声功率达到300 W时,加工后的小孔表面粗糙度下降了52%,加工精度明显提高。      

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。