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。     

静电喷涂涂层砂轮磨削钛合金工件温度研究

针对钛合金材料难磨削加工的特点,设计了一种静电喷涂砂轮涂层系统和实验砂轮,完成了干式磨削钛合金的实验,分析了不同磨削条件对磨削温度的影响规律。研究表明:采用静电喷涂固体润滑剂涂层砂轮磨削加工钛合金,在同样的加工条件下,磨削深度为0.2 mm时,未涂层砂轮磨削温度接近900℃,涂层砂轮磨削温度不超过600℃。固体粉末静电喷涂润滑砂轮涂层可有效降低磨削温度。      

金刚石砂轮采用砂轮换向磨削法时的磨削性能

提出了在磨削过程中反复每隔一定行程使砂轮顺转和逆转来进行磨削的砂轮换向磨削法。本磨削法由于磨削中砂轮换向旋转，与磨粒尖端磨损部分相对的未使用的锐利磨粒棱角可以得到利用，可望有助于扩大修整间隔和简化磨削过程。经用树脂结合剂金刚石砂轮磨削氮化硅发现，与砂轮仅仅进行顺转的普通磨削相比，采用砂轮换向磨削法时的法向磨削力呈反复增减的锯齿状变化，大约降低了25％。另外，利用金属结合剂金刚石砂轮在各种磨削条件下加工硬质合金的结果表明，砂轮换向磨削对磨削力的影响在每个磨料受到高负荷作用的磨削条件下表现明显。     

55钢CBN砂轮平面磨削的磨削力模型研究

本文建立了基于未变形磨屑厚度的磨削力计算模型。根据55号钢的CBN砂轮平面磨削实验,首先采用随机方向搜索法对切向力模型进行优化拟合,再根据拟合的参数对法向力模型进行优化,得出了CBN砂轮与工件之间的摩擦系数和磨粒顶锥角。分析了摩擦力在磨削力中所占比重的影响因素,结果表明:当切深不变时,随着vs/vw比值的增加,磨削力以及摩擦力在磨削力中所占的比重均下降,但当磨粒间距增加时,磨削力减小,而摩擦力在磨削力中所占比重增加。     

磨削钛合金时砂轮材质的选择

全苏磨料磨具与磨削科学研究所伏尔日斯克分所研究了加工钛合金用的砂轮的工作能力。砂轮的工作能力是按技术经济指标(磨削系数K)、零件质量指标(磨削后表面金相组织状态)和能量指标(切除余量所消耗的功与砂轮的磨损量之比)来综合评定的。选定研究的磨料为刚玉、碳化硅和通常被推荐用于磨削难加工材料(例如钛合金)的立方氮化硼。     

平面磨削中工件温度场的直接测温

平面磨削中工件温度场采用红外成像的电荷偶合装置(CCD)测量。在高空问、瞬时条件下红外辐射(IR)温度测量一直是沿磨削试件一侧进行测定试件表面和次表面的温度。用斜面磨削的方法，使磨削深度持续增加，获得了随材料磨除率而改变的磨削温度的变化。这些测量结果与用传统的恒磨除率磨削试验具有良好的相关性。确定了最高温度的位置和值，包括温度梯度。讨论了确定磨削热模型测量的含意及工件的烧伤苗头的预测。     

工件作超声振动时的磨削特性研究

磨削是加工硬脆性材料并获得高加工精度的常用工艺,加工过程中表面质量与材料的去除率是一对矛盾,超声振动的引入在很大程度上缓解了这一矛盾。对工件作超声振动的磨削加工特性进行了试验及理论分析,从工件振动的等效硬度特性角度分析了磨削力比降低的原因,并对其进行了量化计算。该结果对超声辅助磨削加工硬脆材料具有现实的指导意义。     

纳米微囊砂轮磨削工件表面自润滑层的形成

在磨削时磨削液难以有效渗入磨削区域起冷却润滑作用。提出利用润滑剂油酸（OA）填充碳纳米管（CNTs）制备 CNTs@OA 纳米微囊,并以其为填充剂制备树脂砂轮,磨削时随着纳米微囊的破裂,油酸可释放到磨削区形成自润滑层起润滑作用,从而提高砂轮的磨削性能。首先,制备纳米微囊并对其进行表征,分析微囊在砂轮中的存在形式,考察微囊的填充对其力学性能的影响;其次,研究砂轮磨削 GCr15 钢时纳米微囊的含量和磨削速度对磨削力、磨削温度、磨削比和表面粗糙度的影响,分析磨削过程中纳米微囊释放润滑剂油酸并产生自润滑作用的机制。结果表明,纳米微囊具有较好的热稳定性, 能够抵抗树脂砂轮的固化温度并保护其中的油酸,当微囊的填充量小于 16%时,砂轮的力学性能可以满足使用需求。与普通砂轮比,纳米微囊砂轮磨削时的磨削力可减小 40%,磨削温度降低 45%,工件表面粗糙度减少 15%,磨削比可提高 30%。磨削过程中,砂轮中的纳米微囊可将其空腔中的润滑剂油酸不断被释放到磨削界面上形成自润滑层,使砂轮具有了较好的自润滑作用,从而提高了其磨削性能。研究成果可为解决磨削过程的润滑问题提供一种可行的技术路线。     

接触板式平面砂带磨削温度的试验研究

本文首次从理论上导出了能反映各机理性参数和磨削过程中切屑形成能、耕犁能、滑擦能的综合影响的计算磨削区平均温度的理论公式,通过试验实测的磨削温度与理论计算值十分吻合;并进行了砂轮磨削和砂带磨削温度对比试验,磨削用量对砂带磨削温度的影响规律以及砂带磨损对磨削温度的影响等大量试验研究,得出了一些重要结论。     

关于普通砂轮与cBN砂轮加工工件时的温度实验

在许多磨削应用领域,磨削速度取决于温度效应,例如：表面烧伤、残余应力、微裂纹等。热损伤是常见的影响生产力因素之一,由于价格优势,在加工过程中大量使用普通砂轮。与普通砂轮相比,cBN砂轮具有良好的热传导性能,它的磨削速度更快,消除了影响生产力的顾虑。本文研究了使用普通砂轮和cBN砂轮加工型号为52100钢时表面的最高温度。此实验在干磨和湿磨的条件下进行。     

磨床磨削时工件表面烧伤的预防

磨削时由于各种因素的影响，常产生工件表面烧伤。本文主要介绍产生烧伤的主要原因，磨削烧伤对工件表面质量的影响，以及在加工时为了避免烧伤而应采取的一些必要措施。提出了预防工件表面烧伤的方法。     

磨削接触长度的新定义及新的测量方法

磨削机理和磨削过程的分析都离不开对砂轮与工件之间接触长度的研究，本文将对砂轮与工件之间的磨削接触长度提出了一种新概念，将磨削接触长度划分为两类，即最大接触长度ｌｍａｘ和局部接触长度ｌ０。并进一步指出，磨削区内，沿砂轮与工件接触的宽度方向上，接触长度显然是不相等的，依据磨削接触长度的这种特征，提出了测量两类接触长度的新方法－ＡＰＳ法。