球墨铸铁纳米粒子射流微量润滑磨削性能的实验研究

主要对纳米粒子射流微量润滑磨削性能进行实验评价.采用K-P36数控平面磨床,选取干磨削、浇注式磨削、微量润滑磨削和纳米粒子射流微量润滑磨削4种工况条件,分别从磨削力、磨削G比率、磨削温度和表面粗糙度方面进行磨削性能评价,结果表明:纳米粒子射流微量润滑磨削改善了换热能力,与干磨削相比降低了将近150℃,干磨削得到的工件表面粗糙度Ra值为1.2μm,纳米粒子射流微量润滑磨削Ra值为0.58 μm,工件表面质量显著提高;在纳米粒子的润滑作用下,得到的磨削力较稳定,且比干磨削和微量润滑磨削得到的磨削力减小15％以上;纳米粒子射流微量润滑磨削G比率在4种工况中最高,值为33,干磨削仅为12,比其他工况增大约一倍,砂轮的磨损明显减小,延长砂轮使用寿命.     

不同种类纳米流体微量润滑铣削钛合金实验评价

以航空航天常用钛合金Ti-6Al-4V作为工件材料,选取纯棉籽油微量润滑和6种不同种类的纳米流体微量润滑进行实验对比,用铣削力,表面粗糙度,工件表面微观形貌,对润滑性能进行实验评价。结果表明:采用纯棉籽油微量润滑时,铣削力最大,为448. 6 N。添加Al_2O_3、SiO_2纳米粒子在提高基础油的摩擦学性能上表现出了显著的效果,铣削力分别为291. 2 N和296. 5 N,比纯棉籽油微量润滑分别减小了35. 1%,33. 9%。采用纯棉籽油微量润滑时得到的工件表面粗糙度值最大,R_a为1. 772μm。添加Al_2O_3的纳米流体得到的工件表面粗糙度值最小,R_a为0. 594μm。六种纳米粒子得到的工件表面粗糙度值的大小关系为:Al_2O_3SiO_2MoS_2CNTs石墨SiC。Al_2O_3纳米流体微量润滑条件下得到的工件表面犁沟最小,工件表面质量最好。结合铣削力、表面粗糙度以及和工件表面微观形貌,Al_2O_3和SiO_2纳米粒子更适合作为基础油的添加剂。     

纳米流体微量润滑磨削球墨铸铁磨削性能实验评价

为探索纳米流体微量润滑在磨削加工中的润滑性能,进行纳米流体微量润滑磨削实验。实验通过与纯棕榈油微量润滑对比,采用两种(Al_2O_3、MoS_2)纳米流体对球墨铸铁进行微量润滑磨削。进一步用比磨削力、力比率、磨削比能、表面粗糙度和工件表面形貌来表征磨削性能。实验结果表明与纯棕榈油微量润滑相比,纳米流体微量润滑获得了更为优异的磨削性能,且二硫化钼纳米流体的磨削性能优于三氧化二铝纳米流体的磨削性能。     

纳米粒子射流微量润滑磨削表面粗糙度预测与实验验证

随着人们环保意识的增强,微量润滑技术已经开始应用于磨削加工中,但是它的冷却效果有限,不能满足高磨削区温度强化换热的要求。而纳米粒子射流微量润滑新工艺的提出,可以有效地解决磨削区换热问题,同时又增强了砂轮与工件界面的润滑特性。针对在纳米粒子射流微量润滑磨削条件下磨削工件表面粗糙度预测,提出一种用于测量砂轮表面形貌的装置以及对磨削工件表面形貌进行模拟仿真的方法。并以两种工件材料为研究对象进行表面形貌数值模拟和实验验证,结果表明该种预测方法能够较准确地对磨削加工工件表面粗糙度进行预测,对于磨削参数的选择具有一定的指导意义。     

基于Al_2O_3纳米粒子的微量润滑铣削冷却性能分析

为了研究纳米流体微量润滑铣削的冷却性能,在纳米粒子具有强化换热能力理论指导下,实验对比分析了浇注式、干式、微量润滑、Al_2O_3纳米粒子的微量润滑铣削的铣削力、温度、切屑及表面粗糙度,结果显示Al_2O_3纳米粒子的微量润滑铣削具有较好的冷却效果并能获得较好的工件表面质量,能够减小切削力,从根源上减少热的产生,但需深入研究纳米流体的均匀化处理及如何有效进入铣削区域。     

石墨烯/铜混合纳米流体对微量润滑车削304不锈钢的影响

为了揭示纳米粒子的协同作用机理,以少层石墨烯为载体,纳米铜作为负载金属粒子,在可生物降解润滑油基础上,分别采用分子水平混合和机械混合方法制备了石墨烯/铜混合纳米流体。在确定的石墨烯/铜比例及纳米粒子的质量分数条件下,进行了微量润滑切削AISI 304不锈钢的单因素试验研究。结果表明,配方合适的分子水平混合纳米流体协同润滑作用优于机械混合纳米流体,MQL加工时可降低切削温度,提高表面质量,减小刀具磨损。     

纳米粒子射流微量润滑磨削性能评价

通过在微量润滑油中添加具有一定质量分数的纳米粒子,可改善其换热能力,同时提高加工过程中的润滑效果.通过磨削实验的方法,验证在平面磨削加工中纳米粒子的作用,结果显示添加纳米粒子的微量润滑磨削加工磨削力、摩擦系数和比磨削能较其他的润滑形式都有明显的减小,而G比率显著的提高.这都归功于纳米粒子在砂轮/工件界面生成具有高的减摩抗磨特性的摩擦油膜所致.     

低温冷风纳米粒子微量润滑磨削轴承钢试验研究

低温纳米粒子微量润滑（Nano-CMQL）是将低温冷风技术与纳米粒子润滑油两者有效结合起来的一种高效绿色新型磨削加工润滑方法。采用60目陶瓷结合剂的氧化铝砂轮对GCr15淬硬轴承钢进行磨削试验,比较了常温干式、浇注式、低温冷风微量润滑(CMQL)以及Nano-CMQL四种工况在不同磨削参数下的法向磨削力、比磨削能、磨削温度、工件表面轮廓及粗糙度,结果表明,在基础磨削液中加入粒径为40 nm的MoS2固体颗粒制备出的Nano-CMQL磨削液能够有效地减小磨削加工过程中的法向磨削力并降低磨削温度,尤其在高速、大磨深的磨削参数下,其磨削加工性能更加优良。     

核主泵用流体静压密封环圆锥面超精密磨削

提出采用工件旋转杯形砂轮切入磨削原理来加工核主泵用流体静压密封环圆锥面新方法,对密封环圆锥面的径向轮廓误差随砂轮半径、回转台与砂轮中心距,砂轮俯仰角、砂轮侧偏角的变化规律进行深入分析,发现选择适当的机床结构参数,采用工件旋转杯形砂轮切入磨削原理加工核主泵用流体静压密封环圆锥面时,由磨削原理引入的径向轮廓误差极小,为纳米量级。根据最小径向轮廓误差和最小磨削接触弧长原则确定了核主泵用流体静压密封环圆锥面的超精密磨削实现策略。在工件旋转杯形砂轮切入磨削机床上实现了核主泵用碳化硅密封环圆锥面的高精度、低表面粗糙度磨削,测得周向跳动、径向轮廓误差和表面粗糙度Ra分别为0.16 m、0.15 m和3 nm。     

氧化锆陶瓷超声辅助磨削表面质量试验研究

为研究不同工具对超声辅助磨削后工件表面质量的影响,在超声振动方向垂直于磨削表面的条件下,采用电镀磨头与钎焊磨头,针对氧化锆陶瓷开展了超声辅助磨削试验,对2种磨头普通磨削及超声辅助磨削所获得的加工表面形貌及表面粗糙度进行了对比分析。结果表明,相同磨削用量条件下,电镀磨头磨削后的工件表面相对于钎焊磨头破碎现象有所加剧,表面质量较差;钎焊磨头磨削后工件表面塑性去除区域较电镀磨头增长明显;在超声辅助磨削条件下,钎焊磨头磨削后的工件表面粗糙度Ra的下降幅度最大为33.6%,优于电镀磨头磨削后的工件表面粗糙度Ra的最大下降幅度(25.7%)。     

磨削温度场建模及热传递分析与实验验证

以磨削原理为基础,分别建立了干磨削、湿磨削和纳米粒子射流微量润滑磨削的温度场理论模型,分别对各种冷却条件下的温度场进行热量的传递分析。借鉴强化换热理论,分析了纳米粒子射流的导热特性,并对纳米粒子射流微量润滑磨削温度场能量的分配进行分析,理论推导出由砂轮/工件界面传入工件的能量比例系数及工件平均表面温度,用4种冷却方式进行磨削实验,分别通过红外热像仪和测力仪测得工件的表面温度和切向磨削力,并计算出传入工件的能量比例系数,证实浇注式磨削能量比例系数最低,其次为纳米粒子射流微量润滑磨削,分别为40.06%和46.47%。     

细长轴闭式砂带磨削表面粗糙度的试验研究

细长轴刚性差、易变形,采用传统磨削工艺致使工件表面质量达不到要求,而砂带磨削具有"弹性磨削"和"冷态磨削"之称,可解决上述问题。据此设计了闭式接触轮式砂带磨削装置,并将其装夹于于普通车床上,对细长轴进行砂带磨削试验,通过试验分析了砂带速度、工件速度、磨削深度等因素对工件表面粗糙度的影响,结果表明在车床上采用闭式砂带磨削装置对细长轴进行精加工,能有效地降低表面粗糙度。当砂带速度为376.8m/min、工件速度为13.82m/min、磨削深度为0.07mm、纵向进给速度为0.2mm/r时,能获得最优的表面粗糙度Ra0.44m。     

电场参数对雾化特性及微量润滑磨削性能影响的实验研究

为了探究针-板电极电场参数对雾化特性微量润滑磨削性能的影响,通过调节电压幅值和电极间距进行微量润滑平面磨削实验,根据所得雾化锥角、雾滴粒径算术平均值、磨削力及表面粗糙度Ra值进行机理分析。实验结果表明静电雾化微量润滑在高压静电场的参与下,液滴荷电后会发生二次甚至多次雾化。随着电压幅值的升高,雾化锥角增大,雾滴的平均粒径减小并扩散均匀,同时润滑液的润滑性能也有所提高。在电压幅值一定,电极间距为160 mm时,获得最优的润滑性能;在电极间距一定,电压幅值为50 k V时,相比于无静电微量润滑,比切向磨削力Ft'、比法向磨削力Fn'及表面粗糙度R_a值,分别减小25.01%、15.08%、22.18%,获得最优的润滑性能。     

纳米流体微量润滑磨削硬质合金温度场模型与实验验证

温度过高是目前磨削加工硬质合金的技术瓶颈。相比传统的干磨削工况,纳米流体微量润滑(NMQL)的冷却润滑方式是解决磨削热损伤的有效措施。为了验证纳米流体微量润滑工况下磨削硬质合金的可行性,建立了硬质合金的传热模型,并在此基础上对硬质合金的磨削温度场进行了数值仿真研究。对硬质合金(YG8)进行了不同工况下的表面磨削试验。结果表明,以干磨削工况下的磨削温度(227.2℃),微量润滑(MQL)工况和纳米流体微量润滑工况下磨削区温度分别降低了20.42%和39.48%。数值仿真温度与实验测量温度的误差为6.3%。从宏观参数(比磨削力、磨削温度)和微观参数(砂轮表面形貌)出发,研究了不同工况对砂轮磨损的影响。实验结果,进一步证明纳米流体微量润滑适用于硬质合金的磨削加工。     

核工业高压容器壳体焊缝高速强力磨削研究及应用

考察了高速磨削条件下工件表面质量的变化情况,提出了在不同磨削速度时工件表面质量的变化倾向及主要影响因素,提出了降低工件表面粗糙度值的高速磨削工艺参数的优化控制原则。     

几何参数对3D打印零件轮廓精度影响的研究

提出用表面轮廓平均偏差作为评价3D打印零件由于台阶效应引起的表面轮廓偏差与表面粗糙度的统一指标,推导出表面轮廓平均偏差的计算公式及其与表面粗糙度指标Ra的关系。研究表明,3D打印零件的轮廓精度和表面质量与该表面的角度、曲面半径、打印层厚均有关系;对于形状简单的工件,可通过调整打印时的摆放方向来获得更优的轮廓精度与表面质量;对于形状复杂的工件,采用较小的打印层厚是提高打印零件表面轮廓精度与表面质量最有效的方法;对于常规尺寸的零件,打印层厚为0.030mm时即可获得较好的轮廓精度与表面质量,而采用更小的层厚来提高打印质量效果将不明显。     

纳米粒子射流微量润滑磨削的冷却性能分析

结合国内外研究现状,主要分析了纳米粒子射流微量润滑的冷却性能,实验对比了浇注式磨削、干磨削、MQL磨削和纳米粒子射流MQL磨削的工件表面温度,结果显示纳米粒子射流MQL具有较好的冷却效果,其应用前景广阔.     

不同冷却工况下的磨削钛合金温度场模型及验证

为克服普通纳米流体微量润滑在磨削区换热能力不足的技术瓶颈,提出了低温风冷+纳米流体微量润滑的新工艺,并建立了温度场有限差分模型.对低温风冷+纳米流体微量润滑、低温风冷、纳米流体微量润滑三种冷却方式下的磨削温度场进行了数值仿真,结果表明低温风冷+纳米流体微量润滑的换热能力最强,低温风冷次之,纳米流体微量润滑最弱.在三种不...     

柱面微透镜阵列的精密磨削

柱面微透镜阵列的加工精度要求高,加工效率低,采用具有微细轮廓结构的成形砂轮进行磨削加工能够极大地提高加工效率。为了预测成形砂轮磨削工件的面形误差和表面粗糙度,建立了成形砂轮磨削仿真模型。通过滤波方法分析和模拟微细结构成形砂轮的磨粒突出高度的偏态分布特征,结合实测的砂轮的轮廓形状和跳动完成了整体的空间砂轮的重构,同时建立了砂轮表面磨粒的磨削运动学模型,模拟出工件磨削加工后的表面形貌。最后,开展磨削实验验证了仿真模型的有效性。对比仿真与实验结果可知,面形误差PV值的偏差为5.78%,Ra值的偏差为17.3%,Rz值的偏差为12.9%。该磨削仿真模型能有效预测磨削表面的面形误差和表面粗糙度。     

微量润滑技术切削7075铝合金试验研究

采用传统切削液冷却方式加工7075铝合金时,工件表面粗糙度较高,表面质量差,资源消耗大。针对上述问题,通过对采用微量润滑切削加工7075铝合金的研究,设计了微量润滑冷却与切削液冷却的对比试验。试验结果表明,增加微量润滑喷雾油量可以在一定程度上降低工件表面粗糙度,随着喷雾油量的增加,其对工件表面粗糙度的影响减小,最终趋向平稳状态。当切削速度为200～400 m/min时,使用2种润滑方式得到的工件表面粗糙度随着速度的增加而变小;当切削速度从200～400 m/min继续增大时,采用微量润滑冷却方式得到的工件表面粗糙度随着切削速度的增加而增大,在600 m/min的切削速度时最为明显。微量润滑相比于传统切削液冷却具有更好的润滑性能,可以减少因为切削过程中润滑不良而产生的表面不良缺陷。