20CrMnTi磨削表面质量试验研究

为了探讨磨削工艺参数对20CrMnTi磨削表面质量的影响,采用CBN砂轮开展单因素磨削试验,选取表面洛氏硬度H、表面残余应力σ_s和亚表面残余应力分布σ_ss作为指标,通过试验分析20CrMnTi的磨削加工特性。试验结果表明:相同条件下,H随着砂轮线速度v_s和磨削深度a_p的增大而减小,随着工件进给速度v_w的增大而增大,且a_p的影响最大、v_w的次之、v_s的最小;磨削后工件表面表现为残余压应力,压应力σ_s的大小(绝对值)随着v_w增大而增大,随着a_p增大而减小,随v_s增大呈现波动;磨削后工件的σ_ss随着a_p增大逐渐由压应力转变为拉应力,最后趋于0;在小v_s和较小a_p时,在相同亚表面深度情况下可以获得更大的压应力或者更小的拉应力。在本试验所讨论的参数范围内,v_s=60 m/s,v_w=1.045 m/s,a_p=3 μm时可以获得较高H和残余压应力以及较好的σ_ss,即20CrMnTi磨削加工质量较好。      

不同晶粒度硬质合金的磨削性能研究

本文通过磨削试验,从磨削功率、磨削比、磨削表面光洁度等方面研究了粗晶、细晶、超细晶粒三种含Co量相同的K类硬质合金的磨削性能。研究结果表明,上述三种硬质合金在各磨削参数相同的情况下,所消耗的磨削力、磨削能随硬质合金晶粒尺寸的增加而增大。同一砂轮对上述硬质合金的磨削比随晶粒尺寸的增加而增大。在磨料粒度与硬质合金粒度相当时,所加工表面的月。值随WC晶粒度的变粗而变差．     

外圆纵向磨削工艺对18CrNiMo7–6钢表面完整性的影响

为了探究工件转速n_w、磨削深度a_p和纵向进给速度v_f等磨削工艺参数对18CrNiMo7–6钢表面粗糙度和表层残余应力的影响,用端面外圆磨床开展其单因素外圆纵向磨削试验。结果表明：随着n_w的增大,工件表面粗糙度R_a先减小后增大,当nw为120 r/min时,R_a达到最小值,此时工件表面的残余压应力最大;当n_w大于120 r/min时,工件表面残余应力出现起伏。随着a_p的增大,工件表面粗糙度R_a先减小后增大,工件表面残余拉应力随着磨削深度的增大而增大。随着v_f的增大,工件表面粗糙度R_a先减小后增大,当v_f为210mm/min时,R_a值最小;且随v_f的增大,工件表面残余压应力逐渐减小,并最终转变为逐渐增大的残余拉应力。     

微晶刚玉砂轮磨削钛合金TC17磨削力研究

针对航空发动机常用材料钛合金TC17,采用白刚玉砂轮与微晶刚玉砂轮开展磨削试验,研究微晶刚玉砂轮对工件表面质量和磨削力大小的影响规律。试验结果表明:微晶刚玉砂轮磨削后工件表面质量更好,表面粗糙度值降低0.14 μm,磨削力降低10%左右。针对微晶刚玉砂轮进行磨削参数对磨削力影响规律的单因素试验,从磨削力角度分析微晶刚玉砂轮磨削钛合金的合理工艺参数。综合磨削力与加工效率因素,确定磨削钛合金TC17的合理参数为:砂轮线速度v_s=27 m/s、磨削深度a_p=0.01 mm、工件进给速度v_w=12 m/min;对磨削力试验数据进行多元线性回归分析,建立了法向磨削力和切向磨削力的回归模型。      

单颗CBN磨粒高速磨削过程的仿真研究

为研究单颗CBN磨粒高速/超高速磨削的微观机理,以随机形状CBN磨粒为模型,采用Lagrange/Euler流固耦合方法,仿真分析不同工艺参数下的CBN磨粒磨削SHK-9高速钢的过程。结果表明:CBN磨粒（124~150μm）在切削深度a_p 20 μm、30 μm,切削速度120m/s时,切向磨削力达到最大,但在a_p 40 μm切削深度下反而最小。随着CBN磨料粒度尺寸变小,磨削力下降明显,磨粒可以在工件表面形成更为窄密的耕犁沟痕,配合适当的磨削深度有助于提高表面磨削质量。      

超细晶粒硬质合金磨削的材料去除机理研究

在使用金刚石砂轮的平面磨床上进行了超细晶粒WC-Co硬质合金的磨削实验研究,通过扫描电子显微镜观察磨削表面形貌,利用X射线能谱仪进行磨削表面元素微区分析,对不同磨削条件下超细硬质合金的材料去除机理进行了研究。研究结果表明:超细硬质合金磨削过程中,随砂轮粒度的增大或切深的增加,材料去除方式渐由滑擦、耕犁向脆性断裂、材料粉末化转变。磨削表面黏结相分布受材料去除方式的影响,以耕犁方式去除的磨削表面Co相分布不均匀程度最大。     

基于响应曲面法的CFRP超声振动辅助磨削工艺参数优化

针对CFRP加工表面高质量和高效率相矛盾的问题，利用响应曲面法建立三维表面粗糙度S_a和表面损伤层深度D_d的二阶回归模型，并采用遗传算法进行多目标优化，获得小的S_a、D_d和最大的材料去除率V_MRR。结果表明:S_a和D_d的回归模型显著、可靠性好，其中进给速度v_f对S_a和D_d的影响最显著，磨削深度a_p、主轴转速n和超声振幅A的影响次之。响应曲面分析结果显示:n?A、v_f?a_p以及v_f?A之间的交互作用对S_a影响显著；n?A、v_f?A、v_f?a_p以及a_p?A之间的交互作用对D_d影响显著。在S_a、D_d和V_MRR权重占比分别为1/5、1/5和3/5的条件下，与中心点结果相比，优化后的S_a降低了11.01%，D_d降低了10.08%，V_MRR提高了62.02%。且在优化工艺参数下的S_a和D_d的试验值与预测值的相对误差绝对值分别为8.25%和9.41%，表明预测模型准确性较高，可用于CRFP超声振动磨削的工艺参数优化和预测。      

不同砂轮磨削牛密质骨的磨削力研究

本实验选取与人体骨组织生物力学性能相接近的牛长骨为研究对象,用不同种类的砂轮进行磨削,研究骨组织磨削特性。实验结果表明:长骨骨干不同方向的磨削力不同,截面磨削力最大,侧面磨削力次之,表面磨削力最小;骨组织磨削力随磨削深度和工件速度的增大而增大,随砂轮速度的增大而减小;采用金刚石砂轮磨削骨组织的磨削力比采用氧化铝砂轮磨削时的磨削力要小得多;骨组织的磨削力比在3~5之间。通过对骨组织磨削特性的研究,为磨削技术在骨外科手术中的应用提供一定的参考。     

硬质合金PA30高速深磨过程中声发射信号特征的变化研究

在硬脆难加工材料硬质合金PA30高速深磨声发射实验中,随着工件速度和磨削切削深度增加,声发射信号特征参数均方根（AE_RMS）和磨削力变大;随着砂轮速度增大,AE_RMS和磨削力减小。磨削力和AE_RMS有相同的变化趋势。硬质合金PA30高速深磨AE频谱的能量在100~600kHz的频段比较集中,其AE信号频谱的能量与频率范围明显高于低速浅切磨削。      

纳米硬质合金磨削温度及热量分配比例试验研究

为了对纳米硬质合金磨削温度及热量分配比例进行深入研究,同时探讨不同粒度硬质合金间的差异,为多种粒度硬质合金的磨削加工及质量控制提供参考,选择以纳米硬质合金GU092为主的3种硬质合金进行磨削试验。结果表明：相比普通硬质合金,纳米硬质合金的磨削温度较低,热量分配比例较高,在2.5%～11.8%之间;磨削温度随晶粒度变细而降低,且细粒度材料表面的塑性变形小,磨削时消耗的能量更少;热量分配比例随着晶粒度的变细而增加,细粒度硬质合金的物理机械性能更强,导热性能更好。在考虑加工效率的前提下,适当降低磨削深度、增大进给速度,有助于降低温度、提高质量。     

聚晶金刚石比磨削能的试验研究

本文通过试验研究了PCD材料的比磨削能u与磨削工艺参数的关系。结果表明，随磨削速度vs的提高比磨削能u的变化规律为：低速区，u值较小且增长速度缓慢；中速区，u值快速提高；高速区，u值达一稳态值。随切入深度ap的提高比磨削能u的变化规律为：ap小于某值时，u值快速增长；ap大于某值时：u值达一稳态值。随刀架静刚度Fa的提高比磨削能u的变化规律为：Fa低于某值时，u值以较快速度增长；Fa高于某值时，u值达一稳态值。同时通过分析可知，PCD的磨削机理与比磨削能u存在一定的关系。u值较小时，以疲劳脆性去除为主；u值较大时，随u值的增大疲劳脆性去除的比例减小、机械热去除及热化学去除的比例增大；u值达稳态时，以机械热去除及热化学去除为主，基本不发生疲劳脆性去除。     

齿轮成形磨削能耗与表面粗糙度研究

齿轮成形磨削的能耗研究对于高精度齿轮的低碳制造具有重要意义.从数控成形磨齿机床的部件层面出发,分析齿轮成形磨削的能耗组成部分;基于磨削功率和材料切除率,建立齿轮成形磨削的净能耗密度模型;通过齿轮成形磨削试验发现,增加磨削能耗,会使表面粗糙度减小,但随着磨削能耗的持续增加,表面粗糙度减小幅度有限.研究结果为齿轮成形磨削的能耗与加工质量协同优化控制奠定了理论基础.     

硬脆材料表面加工V形槽结构的试验研究

金刚石砂轮成形磨削加工技术是硬脆材料表面微结构加工的一种有效方法。应用V形砂轮在硬质合金YT15和Al2O3陶瓷两种材料表面进行V形微结构的磨削试验,通过磨削试验研究V形微结构的成形磨削效果、磨削参数对V形槽的表面质量及磨削过程中的磨削力和比磨削能的影响。试验结果表明应用V形砂轮可以较好地实现硬脆材料表面V形槽结构的磨削,在可加工性好的材料上V形槽磨削所需的磨削力和比磨削能相对较大。磨削参数的变化影响V形槽表面质量及磨削过程中的磨削力和比磨削能,其中比磨削能可以反应磨削过程中的材料去除方式。YT15表面的试验结果表明V形砂轮的磨损对加工出的V形槽的轮廓结构有相当大的影响。     

钎焊金刚石砂轮磨削硬质合金温度的试验研究

根据半人工热电偶测温原理制备了磨削测温试样,利用感应钎焊金刚石砂轮和电镀金刚石砂轮进行硬质合金YG6的磨削试验,研究了磨削深度、工件进给速度对工件表面磨削温度的影响。试验结果表明:在相同的磨削参数下感应钎焊金刚石砂轮的磨削温度要远低于电镀金刚石砂轮,且随着磨削深度和工件进给速度的增大磨削温度上升较为平缓,钎焊金刚石砂轮磨粒出露高度高、容屑空间大,磨粒呈有序排布是磨削温度较低的主要原因。     

陶瓷结合金刚石砂轮磨削硬质合金表面粗糙度的研究

本文采用正交试验法研究了砂轮线速度、横向进给速度、磨削深度和磨削行程四种磨削参数对陶瓷结合金刚石砂轮磨削硬质合金表面粗糙度的影响,通过显微镜观察了硬质合金的表面加工质量,分析了影响表面加工质量的因素,得出了优化的工艺参数.结果表明:四种磨削参数对硬质合金表面粗糙度的影响顺序为:横向进给速度＞砂轮线速度＞砂轮行程＞磨削深...     

基于载荷损耗系数的数控机床效率和能量利用率的研究

针对数控机床能量效率低下,机床效率和能量利用率在线获取困难的问题,为提高其加工过程中的能效,提出一种基于载荷损耗系数的能耗数学模型而建立的机床效率和能量利用率的计算方法。采用控制变量的思想,测试机床在不同材料、不同工艺参数下的输入和空载功率,计算出机床的切削功率、效率和能量利用率。通过响应曲面的方法分析切削负载率、实载率和机床效率、能量利用率的关系。结果表明:同种材料的机床效率和能量利用率随着切削负载率和实载率的增大而增大;而对于异种材料,其随着有用切削功率所占比例的增大而增大。为提高机床加工过程的能效,分析了提高机床效率和能量利用率的途径。     

基于BP神经网络的表面偏斜度和峰度预测建模

目的当前实际生产中对表面形貌的表征主要利用表面算术平均偏差Sa,而通过不同加工方式获得的表面有时尽管具有相同的Sa值,而其表面纹理结构、表面轮廓幅度值的对称程度及凸峰尖锐程度往往存在较大的差异,所以此时引入表面偏斜度Ssk和表面峰度Sku来共同表征表面形貌更为精确可信。方法利用正交试验和极差分析的方法研究各磨削参数如何影响表面偏斜度和表面峰度的变化。将BP神经网络引入到对表面偏斜度和表面峰度的预测建模中,利用其自学习的特性,有效克服了表面粗糙度建模的多输入、非线性复杂问题。结果获得了磨削参数对表面偏斜度和表面峰度的影响规律,当v_s=20 m/s,v_f=27 m/min,f=5mm/min,ap=0.005 mm时Ssk最小,当v_s=29 m/s,v_f=23 m/min,f=25 mm/min,ap=0.002 mm时S_(ku)最小;分别建立了磨削参数对S_(sk)和S_(ku)的精确神经网络预测模型。结论 v_f和f对S_(sk)影响较大,而f和vs对Sku的影响最大。为获得凹谷较多、尖锐凸峰较少的表面,必须选择合适的磨削工艺参数。建立的预测模型可以对磨削工艺优化起到有效的指导作用。     

大型数控成形磨齿机床流体系统能耗研究

流体系统作为数控机床的重要能耗部件,节能降耗潜力巨大。以大型数控成形磨齿机床作为研究对象,阐述机床流体系统的组成及功能,提出流体系统能耗测量与评价方法,并通过一组成形磨齿试验进行能耗分析。结果表明:流体系统能耗超过了机床总能耗的40%,其中液压系统和冷却系统的能耗都在20%左右,润滑系统能耗最低。后续要进一步控制热变形的精确能量需求,精准控制流体系统的运行,从而降低机床整体能耗。     

氮化硅陶瓷磨削表面质量的建模与预测

目的提升氮化硅陶瓷加工质量和效率,提高粗糙度模型预测精度。方法提出塑性与塑-脆性去除转变临界切深hc1和塑-脆性与脆性转变临界切深hc2,然后对原有模型进行修正,并引入塑性去除粗糙度修正系数φ1、τ1和塑-脆性去除粗糙度修正系数φ2、τ2,建立基于不同去除方式的粗糙度Ra预测模型,后通过磨削实验对系数进行求解,并得出磨削参数对粗糙度和表面形貌的影响。结果塑性去除粗糙度修正系数φ1=5.872×10^-6、τ1=0.1094,塑-脆性去除粗糙度修正系数φ2=1.299×10^-5、τ^2=0.1582。砂轮线速度vs由30 m/s增大到50 m/s,粗糙度Ra由0.366μm减小到0.266μm,去除方式由脆性断裂向塑性变形转变,表面质量变好。磨削深度ap由5μm增大到45μm,粗糙度Ra由0.252μm增大到0.345μm,去除方式由塑性变形向脆性断裂转变,表面质量变差。工件进给速度vw由1000 mm/min增大到9000 mm/min,粗糙度Ra由0.227μm增大到0.572μm,去除方式由塑性变形向脆性断裂转变,表面质量变差。模型预测值与实验值的相对误差δ在2.1%~8%之间。结论在加工中应控制磨削深度和工件进给速度,适当提高砂轮线速度,以保证加工精度和效率。基于不同去除方式的粗糙度预测模型,可较为精准地预测实际加工情况。     

基于比磨削能的聚晶金刚石磨削机理研究

本文基于试验所测定的聚晶金刚石（PCD）比磨削能u与磨削工艺参数的关系,结合所观查的对应磨削表面微观形貌,研究了磨削机理与比磨削能的关系。结果表明：比磨削能u值小即u〈25000J／mm^3时,PCD材料磨削机理为疲劳脆性去除;比磨削能u值较大即25000J／mm^3≤u〈120000J／mm^3时,PCD材料磨削机理为随着比磨削能u值的增大,疲劳脆性去除的比例减少、机械热量除及热化学去除的比例增大;比磨削能u值很大,即us≥120000j／mm^3时,PCD材料磨削机理为机械热去除及热化学上除、基本不发生疲劳脆性去除。