光学非球面磨削中的圆弧砂轮修整误差分析

针对光学非球面磨削加工中对圆弧砂轮修整精度要求比较高的特点,采用GC杯形砂轮修整器对圆弧砂轮进行修整,并分析杯形砂轮修整器几何误差和原理误差。在此基础上,讨论了各种误差对圆弧砂轮的修整及对非球面加工的影响程度,确定修整器定位倾斜误差是影响圆弧砂轮修整的主要因素,特别是对圆弧半径的影响。针对定位倾斜误差因素进行了砂轮修整实验,结果表明定位倾斜情况下拟合的圆弧半径残差较大且残差分布与理论分析一致。非球面加工实验显示定位倾斜情况下的工件面形误差分布情况与理论分析一致。修整器调正后再次进行加工,结果呈现不同的面形误差分布且误差减小了,验证了定位倾斜误差对非球面加工的影响。     

超精密非球曲面磨削系统中砂轮修整技术的研究

为了磨削加工出高质量的非球曲面器件,砂轮的修整是非常重要的一个影响因素.本文首先从理论上分析了砂轮的半径误差对非球曲面器件加工精度的影响.然后设计研制了一套砂轮的电火花修整机构,具有结构简单、修整速度快、在位修整等特点,修整后的砂轮形状精度很高.最后,用修整好的砂轮进行非球曲面的磨削实验,结果表明,其磨削加工的零件轮廓精度为0.3μm,表面粗糙度Ra优于0.01μm.     

激光钎焊制备金属结合剂金刚石砂轮研究进展

金属结合剂金刚石砂轮因其具有高强度和高硬度等特性广泛用于脆、硬、高强韧性材料的精密磨削加工中。激光钎焊制备金属结合剂金刚石砂轮是一种先进的制备工艺。在激光钎焊制备过程中金刚石磨粒、结合剂、基体三者间能够实现良好的冶金结合,通过工艺参数的优选能够有效避免磨粒的损伤,获得较好的钎焊结果。综述了钎料成分、钎焊界面微结构、激光工艺参数对钎焊性能的影响规律,总结出激光钎焊多层有序化砂轮的基本原理以及需要进一步研究的方向。     

砂轮粒度对42CrMo钢磨削强化层的影响

在精密卧式磨床M7132A上,利用磨削加工产生的大量磨削热对磨削加工表面进行淬火处理。采用砂轮作为磨削淬火的加工工具,研究不同粒度的刚玉砂轮对42CrMo钢进行磨削淬火试验及强化层的组织和硬度的影响。结果表明:随着砂轮粒度的减小,距加工表面的强化层组织越细小;强化层的显微硬度分布曲线基本相同,但是距强化层至加工表面0.25mm时,随着砂轮粒度的减小,强化层显微硬度增大,磨削强化层厚度增加。     

超精密非球曲面磨削系统中砂轮修整技术的研究

为了磨削加工出高质量的非球曲面器件，砂轮的修整是非常重要的一个影响因素，本文首先从理论上分析了砂轮的半径误差对非球曲面器件加工精度的影响，然后设计研制了一套砂轮的电火花修整机构，具有结构简单，修整速度快，在位修整等特点，修整后的砂轮形状精度很高，最后，用修整好的砂轮进行非球曲面的磨削实验，其磨削加工的零件轮廓精度为0．3μm，表面粗糙度Ra优于0.01μm.     

纳秒激光修整粗粒度金刚石砂轮及其磨削性能研究

利用脉冲光纤激光对粗粒度青铜金刚石砂轮进行切向整形与径向修锐,并用修整后的砂轮磨削硬质合金工件,对不同磨削阶段的砂轮磨损形式和磨削比、工件表面粗糙度进行研究。结果表明:经激光整形后,砂轮圆跳动和平行度误差分别由83.1、324.6μm下降至6.8、3.8μm;与用碳化硅砂轮修整相比,经激光修整后砂轮表面磨粒的脱落更少、等高性更好、出刃高度更合适;当累计磨削深度达到10、20、30 mm时,砂轮磨损形式为磨粒磨耗和脱落磨损、以磨粒磨耗磨损为主并伴有磨粒脱落和结合剂磨耗磨损、磨粒脱落和磨耗以及结合剂磨耗磨损,砂轮磨削比约为205.4、405.1、96.0,工件表面粗糙度为0.314、0.337、0.454μm。     

碳纤维复合材料构件干磨削砂轮研制及其加工性能研究

碳纤维复合材料(CFRP)具有硬度高、各向异性、非均质的特性,是典型的难加工材料之一,磨削中极易发生分层和砂轮堵塞现象.结合碳纤维/环氧树脂复合材料构件干磨削的加工需求,研制了磨料群可控排布超硬磨粒电镀砂轮.并以常规单层电镀砂轮为参照,对碳纤维/环氧树脂复合材料进行了干磨削加工试验.结果表明:新型的磨料群可控排布砂轮在...     

基于旋转声发射的非球面超精密磨削在线监测研究

为探索旋转声发射(AE)在线监测技术在非球面超精密磨削加工中的监测能力,以单晶硅和多光谱CVD硫化锌两种硬脆材料为研究对象,通过非球面磨削正交试验设计,基于旋转声发射传感器研究磨削加工参数对声发射信号幅值的影响规律,探索声发射与超精密磨削加工质量之间是否存在对应关系。研究表明,通过硬件滤波和增强后的声发射均方根值可实现对超精密磨削加工过程的监测,但无法实现对超精密磨削后非球面表面粗糙度的准确预测。     

树脂结合剂超硬磨料砂轮磨削稳定性试验研究

针对树脂结合剂超硬磨具在应用方面普遍存在的磨削性能稳定性差等工程技术问题,选取不同树脂原材料、树脂置空时间、磨料层径向位置3个关键因素作为研究对象,开展了树脂金刚石砂轮平面磨削硬质合金试验。结果表明：酚醛树脂原材料对砂轮磨削性能有较大影响,普通型树脂不适于硬质合金磨削、耐热型树脂适于大切深磨削、增韧型树脂适于小切深精密磨削;树脂置空时间对砂轮磨削性能有一定影响,随着树脂置空时间延长,磨削比缓慢下降;砂轮磨料层径向位置对磨削性能影响较特殊,当磨料层在1.0 mm以上时磨削比变化不大,当磨料层在1.0 mm以下时磨削比出现明显下降。树脂超硬磨料砂轮制成工艺及磨削应用技术的细化有利于改善砂轮磨削性能的稳定。     

磷酸ニ氢钾晶体精密磨削的试验研究

磷酸二氢钾(KDP)晶体具有质软、脆性高，各向异性等不利于材料加工的特点，被认为是最难加工的光学材料。本文采用普通刚玉砂轮和金刚石树脂砂轮对KDP进行磨削试验研究，初步揭示了不同磨削工艺参数对磨削力和表面形貌的影响规律；通过理论计算得到了KDP晶体(001)晶面临界磨削深度，进而探讨了超精密磨削KDP晶体获得较好表面形貌的途径。     

超声振动辅助磨削技术的现状与新进展

如何实现硬脆性材料的高效率、高质量、高精度加工是现代精密制造领域的技术难题,为解决这一难题超声波振动磨削技术被引入到硬脆性材料的加工中。综述了超声振动磨削技术的现状,基于现有的一维振动磨削与二维振动磨削技术,着重分析了不同超声振动施加方式对磨削力、加工表面完整性、砂轮磨损等加工特性的影响。作为二维振动磨削技术的最新进展,对垂直型椭圆振动磨削技术的加工原理以及加工特性进行初步介绍。     

光学非球面超精密磨削的微振动对成形精度影响研究

轴对称非球面光学元件超精密磨削加工过程中砂轮的不平衡量和机床主轴引起的微振动直接影响工件成形精度及粗糙度。通过分析磨削过程中产生的微振动现象轴对称非球面光学元件超精密磨削加工过程中砂轮的不平衡量和机床主轴引起的微振动直接影响工件成形精度及粗糙度。通过分析磨削过程中产生的微振动现象建立了砂轮轴和磨床主轴微振动引起的非球面球面半径偏差的数学模型,研制了高精度微振动动态测量装置,测量精度达0.02 μm. 针对研制的大口径超精密非球面磨削机床分析测量了砂轮轴转速和磨床主轴转速、砂轮轴和磨床主轴的静压轴承油压对砂轮轴和磨床主轴的径向微振动和轴向微振动的影响,确定了使该磨床砂轮轴和磨床主轴微振动量最小时的砂轮轴转速和静压轴承油压以及磨床主轴转速和静压轴承油压的工艺参数,利用该参数加工的500 mm口径的非球面面型精度小于4 μm.     

大型光学非球面超精密磨削的几何模型研究

大型光学非球面元件的特殊优越性使其在现代光学系统中是不可替代的,实现高效率、更经济的生产以满足对其数量与质量的迫切要求是光学元件的制造面临的一大难题.二轴联动的超精密数控机床是用来加工轴对称非球面光学元件的,若在工件主轴上安装可以精确给出旋转角度的码盘,并使用金刚石砂轮就可以用来进行非轴对称非球面的超精密磨削加工.在对轴对称与非轴对称两种不同非球面的曲率分析基础上,给出了两种曲面加工相应的几何模型.通过计算机仿真验证了该加工方法的简便与可靠性.对二轴联动的超精密数控机床的技术改造可以实现三维加工,为提高效率、降低设备投入提供了依据.     

可再制造的电镀金刚石砂轮结构设计

为了实现金刚石砂轮的绿色回收和再制造,设计了一种可拆卸式电镀金刚石砂轮结构。应用磨料层与基体的界面模型,分析了砂轮拆卸过程中磨料层的破坏形式。分析了砂轮拆卸过程中的磨料层应力状态,并计算出磨料层的开裂点位置。制备了新型可拆卸的电镀金刚石砂轮,并进行了磨料层与基体的分离试验。研究结果表明,在砂轮的拆卸过程中,滑道附近的磨料层与基体产生了界面破坏或曲折破坏,并使磨料层发生断裂。装配半圆形滑块的砂轮外圆具有较好的表面平整性,采用对称式凹形滑块结构可以提高砂轮的重复利用次数。所设计的电镀金刚石砂轮能够实现基体和磨料层的绿色分离和金刚石砂轮的再制造。     

磨粒簇有序化砂轮磨削凹坑摩擦减阻表面的策略

结构化表面在减小机械零件摩擦或表面拖曳阻力方面起到重要的作用。为获得一种结构化摩擦减阻表面的高效磨削法,基于砂轮的磨粒有序化排布设计理论,提出一种嵌齿式磨粒簇有序化排布砂轮磨削凹坑摩擦减阻表面的策略。开展磨粒簇有序化砂轮的设计理论研究,分析砂轮磨粒簇排布参数和工件凹坑表面排布参数的关系。探讨实现凹坑排布的磨削参数条件,以及凹坑与磨粒簇几何形状之间的联系。通过磨削试验验证了结构化凹坑表面的磨削形态及磨削创成机制。结果表明：利用嵌齿磨粒簇有序化砂轮能够实现叶序排布、错位排布和阵列排布结构化凹坑摩擦减阻表面的磨削;被磨削结构化凹坑表面的排布形态和凹坑形状取决于砂轮排布设计参数、磨粒簇几何形状参数、磨削参数的选择。     

大口径SiC非球面范成精密磨削方法及其工艺

为了提高大口径轴对称SiC非球面磨削的精度和效率,提出了一种基于法线跟踪的非球面范成摆动精密磨削方法,设计了运动控制模型,在磨削过程中,使砂轮主轴旋转中心线与非球面母线上磨削点法线始终保持重合。在此基础上,进一步设计了可以对非球面母线上磨削点进行实时检测的装置,建立了实现砂轮磨损自动补偿的数学模型和相关磨削工艺。研究结果表明：该方法可以避免磨削运动轨迹原理误差,运动机构简单,运动精度得到保证;应用砂轮端面进行磨削,提高了磨削比和磨削效率。     

杯形砂轮断续磨削WC-Co涂层温度研究

对杯形砂轮断续磨削碳化钨涂层的温度进行了相关研究。针对杯形砂轮断续平面磨削实际工况,计算出移动热源有效宽度;通过简化磨块形状合理采用传统热源模型;并对三角形和矩形热源模型进行理论分析和对比。把实测的磨粒端面温度和一维导热模型结合起来研究传热比,通过计算不同工艺参数下的传热比R_w值,使得磨削温度理论值更接近实际测量值,最后通过实验验证其可行性,并分析了磨削各参数对工件表面涂层温度的影响,其磨削温度随磨削深度,砂轮线速度,工件进给速度的增加呈现增长的趋势,进而对实际的磨削加工起到有效的指导作用。     

超硬磨料砂轮修整技术综述与展望

超硬磨料磨具以其优异的磨削性能获得机械加工领域普遍认可,但制约其进一步拓展应用的主要原因之一是超硬砂轮修整极其困难。面对此难题,作者梳理目前超硬砂轮在工程应用中的主要修整方法,分析其工作原理、技术演变、主要特点、应用状况,对先进修整技术进行阐述,最后总结并展望三大结合剂超硬砂轮实用修整技术及发展趋势。金属结合剂超硬砂轮大余量去除基本锁定为电火花放电修整,小余量修整主要以普通磨具磨削法修整为主,细粒度超硬砂轮采用在线电解修整优势明显;陶瓷结合剂超硬砂轮简单直线修整逐渐被点轮修整取代,高陡度成型砂轮修整仍是金刚石滚轮;树脂结合剂超硬砂轮多以磨削法修整为主,但科学实用修整技术仍需进一步研发。激光修整具有非接触、高效、便利、易控、超长寿命等优点,具有更加广阔的发展前景;集机、电、声、热、化等多种方法于一体的复合修整也是超硬砂轮技术人员一直关注和研发的重点。     

电镀CBN砂轮端面磨削力特性研究

本文研究了电镀CBN砂轮端面磨削沟槽底面时磨削力的不稳定性及其与磨粒损伤形式之间的关系。在砂轮磨削的初期阶段存在磨削力急升陡降的凸峰,之后磨削力小幅波动具有随砂轮累积磨削体积增加而增大的趋势。在磨削过程中CBN磨粒存在尖端磨损、磨粒切削刃破损、磨粒整体破碎和磨粒脱落等损伤形成,决定了磨削力的持续增大和不稳定特性。     

基于响应曲面法的氮化硅陶瓷磨削工艺参数优化

为加强氮化硅陶瓷的应用,实现高效精密磨削加工,必须深入研究氮化硅陶瓷磨削表面质量的影响规律及其工艺参数优化。根据氮化硅陶瓷磨削试验,建立磨削力、表面粗糙度、等效加工时间和亚表面损伤深度等4个磨削加工结果的理论计算模型和二次回归响应曲面模型;利用模型的响应曲面图直观分析砂轮线速度、工件速度、磨削深度等磨削工艺参数对磨削加工结果的影响规律。以磨削加工结果综合最小为目标,进行磨削工艺参数的多目标参数优化,得出砂轮线速度为30 m/s、工件速度为40 mm/s、磨削深度为5μm的优化工艺参数组合。