Chatter Stability of Metal Cutting and Grinding

This paper reviews fundamental modeling of chatter vibrations in metal cutting and grinding processes. The avoidance of chatter vibrations in industry is also presented. The fundamentals of orthogonal chatter stability law and lobes are reviewed for single point machining operations where the process is one dimensional and time invariant. The application of orthogonal stability to turning and boring operations is presented while discussing the process nonlinearities that make the solution difficult in frequency domain. Modeling of drilling vibrations is discussed. The dynamic modeling and chatter stability of milling is presented. Various stability models are compared against experimentally validated time domain simulation model results. The dynamic time domain model of transverse and plunge grinding operations is presented with experimental results. Off-line and real-time chatter suppression techniques are summarized along with their practical applications and limitations in industry. The paper presents a series of research topics, which have yet to be studied for effective use of chatter prediction and suppression techniques in industry.     

金属基金刚石砂轮的电火花修锐机理

对电火花放电作用下砂轮表面结合剂材料的去除机理进行了分析.在电火花成形机床上进行电火花修锐青铜结合剂金刚石砂轮的试验,在VH-800三维数字显微镜观察电火花修锐前后金刚石砂轮表面的微观形貌,考察了砂轮修锐前后表面峰点高度分布的变化,比较了不同放电参数作用下的修锐效果.实验证明电火花放电技术可应用于金刚石砂轮的修锐,电火花放电对金属结合剂金刚石砂轮进行修锐时存在一个合适的修锐参数范围,在这个范围内,修锐可以获得较好的效果.     

外圆磨削颤振监测方法设计

磨削颤振是影响加工质量和加工效率的重要因素,常需增加多个后续加工周期来满足加工质量的要求。采用涡流传感器、磨削力传感器、声发射传感器、加速度传感器和接触探头等多传感器对砂轮边沿的自激振荡进行测量,对自激振荡信号,提出采用幅值法和小波分析法进行分析处理,实现了磨削颤振的自动监测和预测,减少了加工周期,提高了加工效率。     

A New Method for Chatter Detection in Grinding

A new method for automatic chatter detection in outer-diameter grinding is proposed which exploits significant changes in grinding dynamics caused by the onset of chatter. The method is based on monitoring of a non-linear statistic called the coarse-grained entropy rate. The entropy rate is calculated from the fluctuations of the normal grinding force. Values of the entropy rate close to zero are typical of chatter, whereas larger values are typical of chatter-free grinding. If the entropy rate is normalized, a threshold value can be set which enables automatic distinction between chatter-free grinding and chatter.     

新型陶瓷托辊专用磨床磨削颤振稳定性分析

为了避免陶瓷托辊专用磨床在加工过程中产生颤振而降低磨削质量,根据陶瓷托辊磨削加工机制,建立了陶瓷托辊磨削加工过程数学模型,通过MATLAB计算分析得出磨削深度与主轴转速的稳定性叶瓣图,确定了陶瓷托辊磨床在磨削深度低于4 mm时可无颤振稳定磨削。研究结果为陶瓷托辊专用磨床稳定磨削加工提供了参考。     

磨削加工中的CBN砂轮

本文概要介绍了CBN砂轮的性质，特点，以及在磨削中修整和使用条件，从理论和实践上，向读者介绍CBN砂轮的磨削参数和应注意的事项，并对可能遇到的问题进行了分析。     

砂轮的安装与调试

介绍了砂轮在使用过程中的正确安装和调试，同时列出了不同种类砂轮在安装使用中的技术参数。     

磨削过程中砂轮耐用度的试验研究

当砂轮磨钝时,磨削力、力比、磨削振动振幅、磨削噪声声压、磨削表面粗糙度以及工件不圆度均会发生急剧变化,因此可把它发生急变以前的某一时间作为砂轮的耐用度。本文根据所建立的砂轮耐用度判定标准,研究了外圆磨削300M超高强度钢时磨削参数对砂轮耐用度的影响。     

旧砂磨轮再生机理研究

介绍了铸造旧砂砂粒的表面状况和磨轮式再生机的工作原理,分析指出了主流能量理论的局限性,认为在磨轮式旧砂再生中能量理论无法适用;进而采用力学分析方法来探讨磨轮式旧砂再生的再生机理,解释了要取得较好的再生效果所需满足一定条件的原因,为各个实验参数的设定找出了定性的理论依据。分析结果表明,在实际应用中,在再生机工作部件转速一定且不能无限加大的情况下,应当给旧砂砂层增加适合的压力值以达到最佳再生效果。     

基于非线性磨削模型的稳态与颤振抑制的研究

在轧辊磨削过程中,选择稳态叶图边界曲线附近的参数易发生颤振,使得轧辊磨削工艺参数选择过于保守,导致磨削效率严重降低的问题。为此,通过引入Duffing振子,构建三自由度非线性轧辊磨削动力学模型。采用数值计算的方法,研究过程参数在稳态边界附近变化对轧辊磨削颤振的影响;为抑制轧辊磨削颤振,提出混沌摄动方法抑制颤振。结果表明：所提方法有良好的颤振抑制效果,为实际加工过程中参数选择和轧辊磨削颤振抑制提供参考。     

木质砂轮的开发

普通砂轮是通过结合剂将无数细小的磨粒粘结在一起的，由于磨粒很硬，磨粒之问的粘结层十分微薄，导致磨粒间的接触几乎是刚性接触，砂轮具有较高的刚度。这种高刚度的砂轮具有高的磨削能力和磨削效率，缺点是被磨工件表面易产生划痕，难以获得高的表面加工质量。为了克服普通砂轮如SiC砂轮存在的高刚性，本文尝试在SiC磨料中加入少量的木质微粉，使其在磨粒之间起半弹性作用，从而改善被加工表面质量。这种半弹性的木质砂轮，是利用木质粉末经干馏、筛选后作为磨料，在砂轮制备过程中混入。本文应用这种砂轮对花岗岩进行了大量的磨削试验及加工比对试验。试验结果表明，木质砂轮不仅具有较高的磨削能力和效率，而且能获得纳米级加工表面(Ralonm／Ry112nm)。     

锥面砂轮磨齿机磨削渐开螺旋面的理论验证

文章根据锥面砂轮磨齿机工作原理和齿轮啮合原理，利用齿形法线法，从齿形方程和渐开螺旋面两个方面对锥面砂轮磨齿机正确磨削斜齿圆柱齿轮渐开螺旋面进行了理论验证，该验证方法及推导过程有助于理解采用齿条形刀具磨削齿轮的原理，同时对提高磨齿加工精度具有理论指导意义。     

三轴联动的轴承磨成型砂轮修整控制模型研究

根据轴承磨对砂轮形状的需求,提出一种三轴砂轮修整控制模型.根据该模型修整的轴承磨成型砂轮,可以实现对轴承内圈外圆和轴承外圈内圆的一次性成型磨削,极大地提高了轴承磨加工效率,改善了轴承内圈和外圈工件的磨削加工质量.     

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.