磨削硬化工艺对5CrNiMo钢组织和性能的影响

采用磨床对5CrNiMo钢进行磨削硬化处理,研究普通刚玉砂轮和碳化硅砂轮、不同进给量、不同磨床及干磨、湿磨对5CrNiMo钢磨削表面硬化层的影响规律。结果得出,在"工具磨床、白刚玉、干磨"磨削条件下采用0.02 mm的进给量,磨削硬化效果最好,磨削硬化层的硬度最大可达到3000 HV。     

镍基单晶高温合金磨削润滑方式对表面完整性的影响

为提高镍基单晶高温合金DD5的磨削表面质量,采用单因素试验探究3种磨削加工方法（干磨削、传统浇注式、微量润滑（minimum quantity lubrication, MQL））对其表面完整性的影响。结果表明：在不同冷却条件下,DD5磨削表面粗糙度从低到高依次为MQL、传统浇注式、干磨削方式下的。当砂轮线速度较小时,磨削表面质量较差,存在较深划痕和沟槽;当砂轮线速度较大时,磨削表面质量较好,磨痕较小,且分布均匀。在距磨削表面为5～15μm时,DD5亚表面显微硬度随着深度的增加而急剧下降;在距磨削表面为20～150μm时,DD5亚表面显微硬度趋于平衡,其在540 HV附近波动。     

原始组织对40Cr钢磨削硬化层的影响研究

在平面磨床上，采用刚玉砂轮和干磨削方式对40Cr钢进行了表面磨削硬化处理，研究了原始组织对磨削硬化层组织与性能的影响。结果表明，在磨削温度和应力的综合作用下，完全硬化区马氏体均呈现“细—粗—细”的变化规律，且相对粗大马氏体相出现的次表层，而过渡区组织的形成因原始组织而异。此外，原始组织对完全硬化区显微硬度无显著影响，硬度值均在630-700HV之间，原始组织越均匀，磨削硬化层及完全硬化深度越大。     

冷却方式及试样尺寸对42CrMo钢磨削淬硬层影响

在MM7132平面磨床上对42CrMo钢进行了磨削淬火试验,研究了冷却方式及试样尺寸对淬硬层厚度及淬硬区组织的影响。结果表明:在湿磨条件下,随磨削深度的增加,淬硬层厚度总体呈增加趋势,淬硬层厚度均达到1.5 mm。磨削深度为0.2 mm、试件高度为100 mm干磨时,淬硬层厚度为0.75 mm,淬硬层显微硬度最高为771.8 HV;试件高度为150 mm时淬硬层厚度为0.5 mm,淬硬层显微硬度最高为605.4 HV。干磨时马氏体组织更细小。     

干/湿磨条件下HIPSN陶瓷磨削力实验研究

研究金刚石砂轮对HIPSN陶瓷平面磨削过程中,不同工艺参数对磨削力的影响。通过正交实验,在干/湿磨两种条件下研究砂轮线速度、磨削深度、工件进给速度等工艺参数对磨削力的影响。在其他参数不变的条件下,湿磨时的法向磨削力大于干磨时的法向磨削力,湿磨时的切向磨削力小于干磨时的切向磨削力。湿磨时的磨削力比大于干磨时的磨削力比,湿磨时的比磨削能小于干磨时的比磨削能。在一定条件下,干磨时的磨削力更有助于高精度表面质量的形成,为绿色加工和生产实践提供了一定的指导意义。     

滚轮修整参数对砂轮磨削性能的影响

文中介绍了滚轮修整参数(修整速比、修整进给量和光修转数)对砂轮地形和磨削性能的影响实验结果,认为滚轮修整砂轮有挤压和修磨两个作用,若前者占主导地位,则砂轮锋利,反之,则磨削表面光洁度高。     

面向绿色制造的砂带磨削机理研究

针对未来绿色制造的需要，提出了采用砂带进行干磨法研究的必要性，分析了静电植砂砂带与普通砂轮磨削在加工机理上存在的主要区别，通过砂带干磨削和普通砂轮磨削的对比实验研究，证实了干磨法的可行性和优越性，认为砂带干磨削是未来制造领域中极有发展前途的切削加工新工艺。     

中碳钢缓进干磨表面硬化层特征

在平面磨床上采用缓进干磨方式对两种常用中碳钢进行了磨削淬硬试验，研究了表面硬化层特征。结果表明，中碳钢磨削表面硬化层具有多样化的组织分层以及相应的微观组织特征，这是温度梯度、应变梯度以及时间等因素综合作用的结果。同时，磨削表面硬化层具有相似的硬度分布特征，即高硬度的完全硬化区以及硬度值缓慢下降的过渡区，这是缓进给磨削温度场分布的直接结果。     

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。     

铸铁结合剂金刚石砂轮ELID磨削硬质合金的性能研究

硬质合金具有硬度高、强度好、耐腐蚀和耐磨损的特点,采用传统方法难以满足精密及超精密加工的技术要求.本文采用不同粒度的铸铁结合剂金刚石砂轮ELID镜面磨削硬质合金,得到了不同加工效率以及不同加工表面质量的硬质合金磨削效果,揭示了不同粒度砂轮其磨削性能变化的规律与作用.实验结果表明:在相同的进给量下,粗粒度砂轮的磨削效率较高,能更好地控制工件的尺寸精度.细粒度砂轮则磨削效率较低,但能获得优良的加工表面质量.砂轮表面的氧化膜在磨削过程中扮演非常重要的角色,磨粒的粒径与砂轮表面氧化膜厚度的比值大小决定了砂轮的磨削性能.氧化膜的形成又受到电解参数的影响,可以通过对电解参数的调节实现高效率高精度的ELID磨削.     

应用弹性砂轮对铝合金镜面磨削工艺研究

目的解决铝合金手机外壳传统抛光工艺中存在的抛光效率低等问题。方法采用聚氨酯弹性砂轮对6061铝合金进行了磨削加工,使用正交试验研究了磨料粒度、进给速度、切削深度、砂轮线速度对加工表面粗糙度及材料去除率的影响。试验中使用折线走刀方式进行加工,可减轻磨料分布不均带来的影响。使用白光干涉仪测量了加工后表面的粗糙度,通过计算单位时间内工件的质量变化得出了去除率,并通过对结果的综合优化得出了最优工艺参数。结果在选取的16组磨削工艺参数中,可获得的最低表面粗糙度为44.87 nm,最大去除率为0.329 g/min。对表面粗糙度影响最大的因素为磨料粒度,影响最小的因素为进给速度;对材料去除率影响最大的因素为切削深度,影响最小的为进给速度。经过综合优化,最佳工艺参数组合为:砂轮600#,转速2000 r/min,切削深度0.04 mm,进给速度20 mm/min。结论弹性聚氨酯砂轮应用于铝合金磨削可提高加工表面质量,可简化工艺流程,节省备料和安装调整时间,从而提高效率。     

微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷的磨削力和表面粗糙度特征

在不同磨削深度、砂轮转速和进给速度组合下,研究微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷过程的磨削力及工件的表面粗糙度的变化规律,并筛选出低磨削力和低工件表面粗糙度的加工工艺参数。试验结果表明:在微粉金刚石钎焊砂轮的磨削过程中,氧化铝陶瓷主要通过脆性断裂的方式去除;随着磨削深度、进给速度的增加,砂轮在进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都上升;随着砂轮转速的增加,进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都下降。试验获得的低磨削力和低工件表面粗糙度精密加工工艺参数分别为:磨削深度为1.0 μm,进给速度为12 mm/min,砂轮转速为24 000 r/min和磨削深度为1.0 μm,进给速度为1 mm/min,砂轮转速为20 000 r/min。低磨削力磨削时,微粉金刚石钎焊砂轮受到的X方向和Z方向的磨削力分别为0.15 N和0.72 N;精密加工后的氧化铝陶瓷的表面粗糙度值可达0.438 μm。      

小直径砂轮超声振动磨削SiC陶瓷的表面质量研究

用小直径砂轮超声振动磨削和普通磨削加工SiC陶瓷零件,对比研究砂轮线速度、工件进给速度、磨削深度和超声振幅对其磨削表面质量的影响。结果表明:与普通磨削相比,超声振动磨削的磨粒轨迹相互交叉叠加,工件表面形貌更均匀,表面质量更好。由于超声振动时的磨粒划痕交叉会使磨粒产生空切削,因而降低了其磨削力,使磨削过程更加稳定。超声振动磨削的表面粗糙度和磨削力随砂轮线速度和超声振幅的增加而降低,随工件进给速度和磨削深度的减小而降低。且砂轮线速度、工件进给速度较小时,超声振动磨削的效果更明显。      

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。     

Hydraulic design of a grinding wheel with an internal cooling lubricant supply

This paper presents a grinding wheel with an internal cooling lubricant supply (GIC). The cooling lubricant is supplied through channels inside the grinding wheel instead of conventional supply using external nozzles. With the GIC, direct coolant supply into the contact zone is possible. The hydraulic design of the GIC is similar to that of a centrifugal pump impeller. The design process is supported by simulation of fluid dynamics. First tests show that the GIC is able to supply the coolant at different flow rates with cutting speeds up to 60 m/s.     

基于有限差分模型的磨削弧区流场动压力数值分析

磨削弧区动压力对通过磨削区磨削液的有效流量、润滑和冷却作用有重要影响。本研究基于流体动压理论,建立了磨削弧区的动压力分布数学模型,将微分方程简化至近似泊松方程形式后,采用有限差分法将连续方程离散化,得出了磨削区动压力的数值解,并提出了迭代优化算法,提高了计算效率。将砂轮特性参数纳入数学模型之中,可根据砂轮材质、砂轮与工件间隙、砂轮转速等参数预报磨削弧区的磨削液动压力分布。在此理论模型基础上,进行了验证实验,证明模型的科学性。结果表明:通过输入砂轮各项参数,该模型可以快速、准确地预报动压力的分布,为磨削加工提供参考。      

An experimental investigation of the effects of workpiece and grinding parameters on minimum quantity lubrication—MQL grinding

Coolant is a term generally used to describe grinding fluids used for cooling and lubricating in grinding process. The main purposes of a grinding fluid can be categorized into lubrication, cooling, transportation of chips, cleaning of the grinding wheel and minimizing the corrosion. On the other hand, grinding fluids have negative influences on the working environment in terms of the health of the machine operator, pollution and the possibility of explosion (for oil). Furthermore, the cost of the grinding fluid, filtering and waste disposal of the metal working fluids is even higher than the tool cost and constitutes a great part of the total cost. Additionally, grinding fluids can not effectively penetrate into the contact zone, are health hazard and their consumption must be restricted. Generally, compared to other machining processes, grinding involves high specific energy. Major fraction of this energy is changed into heat, which makes harmful effect on the surface quality as well as the tool wear. Since there is no coolant lubricant to transfer the heat from the contact zone in dry grinding, surface damages are not preventable. Alternatives to current practices are getting more serious consideration in response to environmental and operational cost pressures. One attractive alternative is the minimum quantity lubrication (MQL) grinding or the near dry grinding (NDG). In near dry grinding an air–oil mixture called an aerosol is fed into the wheel-work contact zone. Compared to dry grinding, MQL grinding substantially enhances cutting performance in terms of increasing wheel life and improving the quality of the ground parts. In this research, the influences of workpiece hardness and grinding parameters including wheel speed, feed rate and depth of cut have been studied on the basis of the grinding forces and surface quality properties to develop optimum grinding performances such as cooling, lubrication, high ecological and environmental safety.     

Analysis and simulation of the grinding process. Part I: Generation of the grinding wheel surface

This paper is in three parts describing the analysis and simulation of the grinding process. This first part is concerned with the generation of the wheel surface by single point diamond dressing. In grinding, the grinding wheel has to be dressed periodically to restore wheel form and cutting efficiency. Understanding the process of generating the grinding wheel surface is important for the control of the grinding process. Generation of the wheel surface is simulated as a single diamond dressing process on a computer generated wheel. The wheel is simulated by grains randomly spaced in the wheel volume. The topography of the wheel cutting surface is generated by simulating the action of an ideal dressing tool as it dresses the wheel. The simulation of the wheel topography takes account of the motion of the dressing tool, grain size, grain spacing, grain fracture and grain break-out. The simulated cutting surface is used for further simulations of grinding. The simulation of grinding using the simulated grinding wheel surface is described in Sections 2 and 3 where a comparison is made of results predicted from simulation with results obtained from experiments. By matching simulated and experimental results, it is possible to explain the relative importance of dressing and grinding parameters.     

聚晶金刚石刀具研磨质量及去除机理研究

针对聚晶金刚石（PCD）刀具的研磨质量问题,选择刃口钝圆半径、刃口缺陷度、后刀面粗糙度作为评价指标进行工艺参数的优化试验,并分析PCD的研磨去除机理。结果表明:工作台调定压力对刃口钝圆半径影响最显著;金刚石砂轮对刃口缺陷度影响最显著;砂轮转速对后刀面粗糙度影响最显著。选择4/5陶瓷基金刚石砂轮、1 000 r/min砂轮转速、170 N工作台调定压力可以获得研磨质量较高的PCD刀具。试验条件下,PCD的主要去除方式为划擦作用与微细破碎。1 000 r/min砂轮转速、170 N工作台调定压力下的微细破碎在保证较小刃口钝圆半径与刃口缺陷度的同时,可以获得相对平整的PCD表面。      

杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮磨削力研究

本文通过对杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮的试验，对以研磨为主要因素的修整磨削力进行了研究，从磨削模型、砂轮参数、工艺参数等方面研究了修整时的磨削力规律，并用角正回归法推导了磨削力试验公式。实验结果表明：砂轮变速磨削，径向磨削力降低，切深量对磨削力的影响最大，而低速磨削时磨削力最大。磨削力信号是一种平稳的周期振动信号。角正回归法是一种高精度的回归法。变速磨削时修整效率最佳。