杯形砂轮精密磨削WC-Co涂层磨削力的试验研究

为了了解杯形金刚石砂轮精密磨削WC-Co涂层磨削力的特点,对杯形金刚石砂轮精密磨削WC-Co涂层的磨削力进行试验研究,进而对磨削力的特点、磨削用量影响规律和频率特性等方面进行分析.分析结果表明,杯形金刚石砂轮精密磨削WC-Co涂层时的磨削力具有其独特性.     

纳米结构陶瓷涂层磨削力的研究

对纳米陶瓷涂层材料在金刚石砂轮精密磨削过程中的磨削力(包括单位磨削面积磨削力和砂轮单颗磨粒磨削力)进行了研究,分析了砂轮磨削深度、工件进给速度、金刚石砂轮磨粒尺寸以及粘结剂类型等磨削参数对磨削力的影响规律.     

纳米结构WC/12Co涂层精密磨削残余应力的有限元模拟与试验研究

对金刚石砂轮精密磨削纳米结构WC/12Co涂层时得到的磨削残余应力进行了有限元模拟,忽略相变的影响,基于ANSYS平台,利用APDL参数化设计语言完成建立模型、给定材料属性、划分单元、加载和求解的整个过程.另对纳米结构WC/12Co涂层表面磨削残余应力进行了试验研究,并与有限元结果进行了对比,证明了有限元模型的正确性.     

碟形金刚石砂轮变速修整的磨削力特征和系统稳定性研究

在建立杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮修整模型的基础上,分析了砂轮接触刚度对磨削系统稳定性和磨削力的影响。通过杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮的修整力试验,对磨削力的信号特征、变化规律进行了数理检验。结果表明:磨削力信号是一种平稳的周期性非正态振动信号;砂轮接触刚度增加,径向磨削力增加,系统稳定性下降;低速磨削时磨削力最大;砂轮变速磨削,径向磨削力降低,修整效率最佳。     

纳米结构WC/12Co涂层精密平面磨削表面残余应力有限元模拟与试验

对金刚石砂轮精密平面磨削纳米结构WC/12Co涂层的磨削表面残余应力进行有限元模拟,忽略相变影响,基于ANSYS平台,利用ANSYS参数设计语言完成建立模型、给定材料属性、划分单元、加载和求解整个过程。对纳米结构WC/12Co涂层表面磨削残余应力进行试验研究,通过改变磨削条件得到不同磨削条件下残余应力的变化规律。将试验结果与相同磨削条件下的有限元模拟结果进行对比,发现试验结果与有限元模拟结果是一致的,证明了有限元模型的正确性。     

纳米结构陶瓷涂层磨削表面残余应力的研究

用金刚石砂轮对n-WC/12Co涂层精密磨削后,零件表面存在残余应力,得出本次研究的结论,提出进一步研究的内容,对今后的研究方向进行展望。     

超音速火焰喷涂WC-17Co涂层的高速磨削机理试验研究

针对超音速火焰喷涂WC-17Co高硬涂层的加工难题,对WC-17Co涂层进行了高速/超高速磨削试验。通过考察不同金刚石砂轮和磨削工艺参数对磨削力、磨削温度和表面残余应力、表面/亚表面微观形貌和表面粗糙度的影响,讨论了最大未变形切屑厚度与比磨削能的内在关系,分析了磨削温度对表面残余应力的作用规律,探讨了法向磨削力对涂层亚表面损伤的作用规律。结果表明：WC-17Co涂层磨削去除是脆性和延性去除并存;提高砂轮线速度将使磨削力先快速减小后缓慢增大,磨削温度持续升高,涂层磨削从脆性去除转为延性去除的趋势也逐渐增强,表面残余应力由压应力逐渐转变为拉应力,而磨削高温引起涂层热塑性变形是表面残余应力状态转变的根本原因。涂层亚表面磨削损伤层平均深度随法向磨削力的增大而变大。提高砂轮线速度、降低工作台速度和减小磨削深度均能增大涂层磨削塑性去除的比例。     

五轴磨床加工精密球面的磨削形态及运动分析

为了了解五轴磨床中杯形砂轮用于球面工件磨削的特点,通过坐标变换方法,给出了加工球面时杯形砂轮一点的磨削轨迹方程;基于轨迹方程,分析了磨削形态与加工参数之间的关系,导出螺距公式,提出条纹主带概念;最后进行了运动学分析,并依据杯形砂轮平面磨削实验结果,给出了杯形砂轮的理论磨削力变化曲线.分析表明,杯形砂轮加工球面的磨削形态近似对称,但磨削条件是不对称的.     

磨削用量对超声辅助磨削碳化硅效果的影响

超声辅助磨削是一种适于加工陶瓷等硬脆材料的先进复合加工技术。在超声振动方向垂直于加工表面的条件下,采用金刚石杯形砂轮对碳化硅陶瓷进行超声辅助磨削与普通磨削试验。对两种方法的磨削力、力比及加工表面粗糙度进行了对比分析,并讨论了磨削用量变化对两种方法在上述指标中差异程度的影响。结果表明,与普通磨削相比,超声辅助磨削可显著降低磨削力,但一定程度上将导致加工表面质量变差。随着磨削用量的增大,超声辅助磨削与普通磨削之间的差异逐渐减弱,超声辅助磨削效果逐渐消失。     

电镀金刚石砂轮高效精密修整及熔融石英磨削试验研究

大尺寸光学玻璃元件主要采用细磨粒金刚石砂轮进行精密/超精密磨削加工,但存在砂轮修整频繁、工件表面面形精度难以保证、加工效率低等缺点。采用大磨粒金刚石砂轮进行加工则具有磨削比大、工件面形精度高等优点,然而高效精密的修整是其实现精密磨削的关键技术。采用Cr12钢对电镀金刚石砂轮(磨粒粒径151 μm)进行粗修整,借助修整区域聚集的热量加快金刚石的磨损,可使砂轮的回转误差快速降至10 μm以内。结合在线电解修锐技术,采用杯形金刚石修整滚轮对粗修整后的电镀砂轮进行精修整,砂轮的回转误差可达6 μm以内,轴向梯度误差由6 μm降至2.5 μm。通过对修整前后的金刚石砂轮表面磨损形貌成像及其拉曼光谱曲线分析了修整的机理。对应于不同的砂轮修整阶段进行熔融石英光学玻璃磨削试验,结果表明,砂轮回转误差较大时,工件材料表面以脆性断裂去除为主;随着砂轮回转误差和轴向梯度误差的减小,工件表面材料以塑性去除为主,磨削表面粗糙度为Ra19.6 nm,亚表层损伤深度低至2 μm。可见,经过精密修整的大磨粒电镀金刚石砂轮可以实现对光学玻璃的精密磨削。     

Application of self-inhaling internal cooling wheel in vertical surface grinding

There is less research on vertical sculptured grinding technology. Especially in high vertical surface grinding process with the cup abrasive wheel, the thermal damage is prone to happen and undermine the grinding surface integrity. This problem limits to improve the grinding efficiency and the grinding ratio greatly. Through the analysis of vertical surface grinding process and features in depth, this paper revealed the inherent mechanism of higher grinding temperature in the process of vertical sculptured grinding using the cup wheel. Based on the previous research achievements, the grinding experiments on TC4 （Ti-6A1-4V） and GH4169 are carried out utilizing the self-inhaling internal cooling wheel. The experimental results show that the self-inhaling internal cooling wheel can efficiently reduce the grinding surface temperature. Moreover, the inherent mechanism of reducing the grinding temperature using the internal cooling method is revealed. Meanwhile, under the same grinding conditions, the grinding ratio during the experiments on GH4169 using self-inhaling internal cooling method is about 3 times as high as using conventional external cooling method. And the grinding forces can be reduced by about 20%. This research revealed the inherent mechanism of higher grinding temperature in the process of vertical sculptured grinding using the cup wheel, which provides theoretical basis for the design and application of self-inhaling internal cooling wheel. At the same time, an efficient and non-invasive surface grinding method of TC4 and GH4169 is presented.     

核主泵用流体动压密封环复杂形面超精密磨削

提出采用回转台带动密封环回转和杯形砂轮端面切入磨削来加工核主泵用流体动压密封环复杂形面新方法,其原理为选择适当的砂轮半径、砂轮俯仰角、砂轮侧偏角、砂轮与回转台中心距使磨削接触弧线是密封环波纹面上且以其内、外周边为边界的一条曲线的精确逼近,联动控制回转台转动和砂轮或回转台的同步跟随运动使磨削接触弧线一端点在波纹面外周边上进而通过磨削接触弧线扫掠运动形成高精度波纹面,在砂轮轴线与回转台轴线平行时磨削密封坝面。其实现策略是采用细粒度金刚石杯形砂轮做恒定切削深度微进给切入磨削。其优点是砂轮磨损对磨削精度没有影响,面形精度取决于回转台的回转运动和砂轮或回转台的同步跟随运动精度,能够实现核主泵用流体动压密封环复杂形面的高面形精度、低表面粗糙度加工。     

杯形砂轮磨削高硬度球面砂轮磨损的研究

采用分块杯形砂轮磨削高硬度球面,磨削过程中砂轮磨损不仅影响砂轮磨削性能,而且造成工件和砂轮实际接触面积不断产生变化,影响磨削力和磨削质量。为此,基于展成法磨削原理研究砂轮块磨损后的形状变化,分析了分块砂轮的磨损形式,揭示了进给过程中砂轮块磨损形状的变化规律,推导了砂轮磨损量和砂轮工件接触面积的计算公式,分析了砂轮磨损速度的变化趋势及其影响因素,试验最后研究了砂轮磨损量的变化规律,并验证了砂轮磨损量的计算模型。     

基于修整力的树脂结合剂金刚石砂轮机械修整

研究了树脂结合剂金刚石砂轮修整过程中修整力与修整效果的关系,基于修整力的变化表征了砂轮的表面形貌及磨削性能。首先,对碳化硼、碳化硅、白刚玉3种砂轮修整工具进行实验,并采集了修整过程中修整力的变化;然后,利用白光干涉仪观测修整后砂轮的表面形貌;最后,对修整后砂轮进行磨削验证实验,得到不同修整工具修整后砂轮的磨削性能。基于上述实验,分析并验证了修整力的变化与砂轮表面形貌和砂轮磨削性能的关系。结果表明,法向力Fn能够表征砂轮的磨粒切削刃密度以及磨粒突出高度;修整比率β反映了砂轮的锋锐程度,当β稳定时,砂轮达到充分修整。因此修整力反映了砂轮表面形貌和磨削性能,根据修整力的变化可以把握砂轮的修整进程。     

切入磨削与纵向磨削的磨削力分析与比较

研究了同时包含切入磨削和纵向磨削的复杂外圆磨削过程。根据纵向磨削过程的特点,将砂轮等效成若干个小砂轮,在传统阶梯模型的基础上构建了砂轮磨损的抛物线模型。推导了基于两种模型的纵向磨削切向分力和切入磨削切向分力的比较公式,两切向分力的比值反映了切入磨削和纵向磨削转换时切向分力的变化情况,它主要与磨削系数、砂轮宽度和纵向进给速度有关。采用砂轮主轴功率信号分析磨削切向分力,通过实验验证了抛物线模型更符合实际情况的结论。研究结果为采用磨削力信号和功率信号研究复杂磨削过程的监控提供了参考依据。     

钛合金Ti6Al4V高速磨削试验研究

为实现难加工材料钛合金的高效磨削,进一步发挥高速磨削的潜力,开展了钛合金Ti6Al4V高速磨削工艺试验研究,对磨削过程的磨削力、磨削比能以及磨削温度随单颗磨粒最大切屑厚度agmax的变化特征进行了分析。研究结果表明：不同砂轮线速度vs条件下,磨削力、磨削比能及磨削温度三者随单颗磨粒最大切屑厚度agmax变化的特征曲线略有不同,具体表现为,单颗磨粒最大切屑厚度agmax一定条件下,磨削力及磨削比能随着磨削速度的提高呈减小趋势,磨削温度则呈上升趋势,同时钎焊CBN砂轮的磨削力、磨削比能低于陶瓷结合剂及电镀CBN砂轮的磨削力、磨削比能,因此,利用钎焊CBN砂轮磨料有序排布的优势,选择合理的单颗磨粒最大切屑厚度,可在提高砂轮线速度的同时提高进给速度,从而提高磨削效率,实现钛合金的高速高效磨削。     

硬质合金刀具螺旋槽缓进给磨削力研究

用离散化方法将砂轮看作是由一组不同直径的单位厚度薄片组成的,分析了硬质合金刀具螺旋槽缓进给成形磨削的磨削力;基于工件轴向磨削力和力矩建立了一个表征砂轮锐利程度的磨削力比数学模型。通过建立的测力系统测量了螺旋槽缓进给磨削过程中轴向磨削力和力矩,并对其信号进行了分析。在理论和实验的基础上获得了两种磨削参数下的磨削力比。研究结果表明,磨削力比可作为硬质合金刀具螺旋槽缓进给磨削过程的评价参数。     

金刚石微粉烧结棒与杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮的对比试验研究

以反映砂轮平面度的端面跳动变化率和径向跳动变化率作为修整效率的评价依据,以插齿刀的齿形精度和齿面精度作为修整效果的评价依据,从试验和实际加工出的插齿刀齿形两方面对金刚石微粉烧结棒和杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮进行了对比试验研究。结果表明,杯形砂轮的修整效率高于金刚石微粉烧结棒的修整效率;杯形砂轮修整的碟形金刚石砂轮具有较高的磨削能力。