氮化硅陶瓷套圈磨削力有限元仿真分析与实验

分析磨削氮化硅陶瓷材料时产生的磨削力,对磨削力的变化规律进行探索,对磨削过程中磨削力的大小进行预测,提高磨削效率和加工表面质量。通过超景深电子显微镜对砂轮表面磨粒分布状况进行扫描,计算得到砂轮表面的磨粒密度,建立多颗磨粒随机分布的三维虚拟砂轮模型,将砂轮模型导入到Abaqus有限元仿真软件中进行氮化硅陶瓷的磨削仿真,得到不同参数组合下的磨削力仿真数据。在MK2710的数控磨床上进行氮化硅陶瓷的磨削实验,获取相应的磨削力实验数据,比较实验数值与预测数值,并分析影响磨削力因素的主次顺序。实验数值与预测数值具有一致性,磨削深度对磨削力的影响最大,其次为砂轮转速和径向进给速度。     

磨粒叶序排布电镀砂轮磨削力的仿真研究

磨粒有序化排布电镀砂轮可以有效提高砂轮的磨削性能,获得良好的表面完整性。本文从生物学的叶序排布理论出发,提出一种磨粒叶序排布的电镀砂轮。利用有限元分析软件(DEFORM)对磨粒叶序排布电镀砂轮进行了磨削力的仿真研究,获得了不同的叶序参数及磨削用量对磨削区域磨削力的影响规律,并与普通无序排布砂轮进行对比。仿真结果表明:叶序排布砂轮磨削区域的磨削力明显小于无序排布砂轮。     

成形法磨削斜齿轮的磨削力模型

基于数控成形磨齿机加工斜齿轮的几何原理和机床运动学原理,推导出了砂轮任一点处的线速度。采用传统平面磨削力的数学模型,运用成形法磨齿渐开线长度近似等于平面磨削中砂轮宽度,砂轮与齿面接触的直径近似等于平面磨削中砂轮直径,砂轮沿齿轮径向的进给量近似等于平面磨削中磨削深度等关系,建立了磨削力模型,编写了磨削力仿真程序,设计了实验方案并验证了该磨削力公式的有效性。     

航空面齿轮复杂型面数控磨削数值分析

面齿轮精密磨削加工技术是制约其进一步发展的关键问题。通过研究专用面齿轮磨削展成加工的运动特点,以残余应力为参数指标,基于Abaqus有限元分析软件,进行面齿轮磨削数值分析。通过仿真过程分析,确定磨削仿真的可靠性;根据正交分析结果和规律探索结果,得到了磨削速度、展成速度、切深及粒度对残余应力的影响规律。具有针对性的分析结果可靠性高,为面齿轮磨削加工中的砂轮选型及参数选择奠定了理论基础。     

运用LS-DYNA的轴向缓进给磨削工程陶瓷的有限元仿真

介绍了轴向缓进给磨削加工原理,建立了单颗金刚石磨粒磨削工程陶瓷的仿真模型,并就磨削力在X、Y、Z向上的分力对仿真结果的影响进行分析。最后通过对不同磨削条件下的单颗金刚石磨粒的磨削过程进行仿真,研究了砂轮转速、砂轮轴向进给速度、工件转速,以及磨粒锥角对磨削力的影响。     

HIPSN陶瓷磨削力试验研究与仿真

为探索金刚石砂轮磨削HIPSN(热等静压氮化硅)陶瓷时,磨削工艺参数对法向、切向磨削力的影响情况。设计正交试验重点研究磨削深度、砂轮线速度、工件进给速度等磨削工艺参数对法向、切向磨削力的影响规律,同时基于ABAQUS建立单颗金刚石磨粒切削HIPSN陶瓷有限元仿真模型,将试验结果与仿真结果进行对比。结果表明,提高砂轮线速度、减小磨削深度、降低工件进给速度,法向、切向磨削力均减小。磨削力比在(8～15)之间。试验结果与仿真输出结果基本一致,验证了该仿真模型的正确性。     

基于数理统计模型CBN砂轮磨削力的仿真与试验

基于砂轮表面磨粒数理统计方法,建立了单颗磨粒模型,运用DEFORM-3D有限元软件进行了GCr15轴承钢磨削仿真。通过仿真分析表明:切向磨削力和法向磨削力随砂轮线速度的增大而减小,随磨削深度的增大而增大,法向磨削力与切向磨削力之比约为5-10。进行了GCr15轴承钢高速磨削试验,通过仿真与试验数据对比,分析了单颗磨粒磨削力与砂轮总磨削力之间的耦合关系,验证了单颗磨粒有限元仿真的准确性,也说明了砂轮表面磨粒数理统计方法的可靠性,为加工前磨削力的预测提供了理论依据。     

成形法磨削齿轮的磨削温度模型构建与分析

为了探究成形法磨削齿轮的磨削温度生成机制与变化规律,构建了单位接触宽度齿面磨削力与成形法磨齿温度的理论模型,揭示了它们与砂轮特性、齿轮规格、磨削用量与材料特性的内在关系。成形磨齿温度随着砂轮磨刃密度、磨削速度、径向进给量的增大而增大,却随着砂轮直径、齿轮压力角增大而减小。齿轮的模数对齿廓磨削温度的影响较弱,而齿数对齿顶与齿根两处磨削温度的影响态势却截然相反。成形法磨削齿轮的砂轮特性系数τ越大,则磨削性能越差,并在一定程度上决定了轴向进给速度对磨削温度的影响规律。此外,通过正交试验回归模型分析法证实了成形法磨齿温度理论模型具有较好的实际适用性,且微晶刚玉砂轮的磨削性能优于白刚玉砂轮。     

考虑局部磨削条件变化的齿轮成形磨削表面粗糙度建模研究

齿轮磨削表面粗糙度的建模研究是认识齿轮完整性的重要基础。由于砂轮-工件的宏观复杂形状,以及齿轮磨削过程中局部磨削条件存在差异,限制了经典平面磨削粗糙度建模方法向齿轮磨削的直接迁移。为此,提出考虑局部磨削条件变化的齿轮成形磨削表面粗糙度建模方法。根据成形磨齿的磨削机制,分析磨齿砂轮与齿轮工件的运动关系,推导得到宏观几何形状影响下不同局部位置的磨粒运动轨迹方程,建立了考虑砂轮复杂形状的磨粒随机分布特性的砂轮模型;基于磨削表面粗糙度的创成机制,通过迭代算法得到成形磨齿表面粗糙度;进行了12Cr2Ni4A齿轮材料渗碳淬火后的成形磨削实验研究。结果表明,所提出的成形磨齿表面粗糙度预测模型与实验结果具有较好的一致性,模型可以很好地反映局部磨削条件差异下齿面粗糙度沿齿廓方向的分布。本文研究对成形磨齿表面粗糙度创成机制提出了一个新的认识,为后续研究提供了更多的参考与基础。     

磨粒族有序化排布砂轮磨削TC4的磨削力的实验研究

为了获得不同有序化排布砂轮的磨削力的变化情况,基于生物学中的叶序排布理论,利用电解蚀刻技术和复合电镀工艺提出并制造出来一种新型的磨粒族有序化排布超硬磨料砂轮即磨粒族叶序排布砂轮,并利用其和磨粒族错位排布砂轮及磨粒族无序排布砂轮对钛合金TC4进行磨削实验,分析了它们的磨削力随着进给速度和磨削深度的变化规律。实验结果表明:在相同的磨削实验条件下,磨粒族叶序排布砂轮的磨削力小于磨粒族错位排布砂轮和磨粒族无序排布砂轮。     

蜗杆砂轮磨齿加工参数优化

以蜗杆砂轮磨削加工20CrMnTi齿轮为研究对象,选择均匀设计试验法,研究磨削参数（砂轮线速度vs、砂轮沿齿轮轴向进给速度vw、磨削厚度ap）对齿面粗糙度的影响。采用二级逐步回归方法建立磨削参数与齿面粗糙度的回归模型,构建了以加工效率、齿面粗糙度为多目标的优化模型,采用粒子群优化算法对磨削参数进行了优化。试验结果表明,使用优化后的磨削参数加工可以提高加工效率、减小齿面粗糙度。     

圆锥滚子球基面磨削力模型及实验研究

为实现圆锥滚子球基面优质高效的磨削加工,以滚子球基面磨削原理为基础,建立圆锥滚子球基面磨削力的数学模型,提出了基于静刚度和功率来验证法向和切向磨削力的方法,系统地分析了夹持圆锥滚子的导轮盘转速差、圆锥滚子自转线速度和砂轮线速度对磨削力的影响,同时基于球基面磨削力数学模型优化磨削工艺参数。研究结果表明：所提出的磨削力模型的计算值与实验结果一致;导轮盘转速差降低、圆锥滚子自转线速度降低和砂轮线速度升高都会减小磨削力;优化后的磨削工艺参数可有效降低圆锥滚子球基面半径散差,从而再次验证了球基面磨削力模型的正确性。     

基于Reynolds 方程的磨削流体动压特性的研究

由于旋转砂轮与工件表面之间存在楔形间隙,当磨削液进入楔形区域后,就会产生磨削流体动压力。以流体动压润滑理论的Reynolds方程为依据,推导出描述平面磨削时磨削流体动压力方程。采用VB和MATLAB混合编程开发出磨削时磨削流体动压力场的计算软件GRWHP。该仿真软件可用于计算磨削流体动压力的分布及磨削流体动压力对砂轮的法向作用力,且仿真结果与实验结果相符。仿真结果表明:最大磨削流体动压力产生于最小间隙附近,且位于磨削引入区内;最大磨削流体动压力随着砂轮转速的提高而增大,随着最小间隙的减小而增大。     

多颗粒金刚石小砂轮磨削仿真及实验

建立了多颗粒金刚石小砂轮轴向进给磨削工程陶瓷的磨粒运动轨迹模型,通过改变砂轮转速、陶瓷件转速、轴向进给速度,揭示加工参数变化和磨粒运动规律的关系。通过不同加工参数下实际的陶瓷加工实验,分析了进给速度对边缘碎裂、磨削力、金刚石磨粒耗损的影响规律,得到的实验分析结果和仿真结果一致。实验运用了合适的实验方案和测力系统,并利用边缘检测和轮廓曲线拟合的方法实时追踪检测金刚石顶尖曲率半径变化来定性分析金刚石磨粒的磨损情况。研究结果为如何利用合理的进给速度控制陶瓷材料的边缘碎裂,减少工件和砂轮磨具的损伤提供了借鉴。     

高速精密磨削9CrWMn冷作模具钢的磨削力和比磨削能

分析了高速精密磨削9CrWMn冷作模具钢的机理,采用DEFORM软件对高速磨削模具钢9CrWMn过程进行了磨削力仿真。使用高精密高速平面磨床对模具钢9CrWMn进行了高速精密磨削试验,并在线测量了多种工况下的磨削力。结果表明:在其他两组工艺参数不变时,随着工件进给速度增加,磨削力特别是法向磨削力会增大近45%;法向磨削力和切向磨削力随着砂轮的线速度上升而下降,法向磨削力下降近33%;磨削深度对磨削力影响较大,大的磨削深度对法向磨削力的影响尤其显著,可使法向磨削力增大近100%。分析了磨削工艺参数对比磨削能的影响规律,结果显示:随着磨削深度和工件进给速度的增大,比磨削能呈比较明显的下降趋势,符合磨削加工中的尺寸效应;随着砂轮线速度的增大,比磨削能呈上升趋势。最后,对高速磨削前后工件表面的微观形貌进行了对比分析,磨削力试验结果和仿真理论分析相一致。     

基于单颗磨粒玻璃磨削机理的仿真研究

从仿真角度研究了单颗金刚石磨粒的磨削机理;建立了单颗磨粒磨削玻璃等脆性材料的仿真模型,在此基础上,通过有限元软件对不同磨削条件下的单颗金刚石磨粒的磨削过程进行了仿真。最后从最大拉应力、磨削力两个方面对仿真结果进行了分析,研究了砂轮线速度、磨削深度对最大拉应力和磨削力的影响。     

基于小轮磨齿修形的面齿轮接触性能分析

提出了直齿面齿轮的碟形砂轮磨齿方法,根据磨齿加工原理,建立了碟形砂轮磨齿加工模型,利用磨齿加工过程中对小轮的双向修形来实现面齿轮副的啮合性能优化,推导了面齿轮齿面和小轮修形齿面方程。算例表明,对小轮磨齿加工参数和修形参数的调整,可使齿面接触迹线的位置和方向得到改善,从而降低面齿轮副对安装误差的敏感性,并得到抛物线传动误差,有效减小因安装误差引起的振动与噪声。     

基于响应曲面法的轴承钢GCr15高速外圆磨削参数优化

为充分发挥轴承钢GCr15优越的材料性能,保证GCr15轴承等产品的加工质量和加工效率,开展了高速外圆磨削参数优化研究。选用立方氮化硼（CBN）砂轮进行GCr15的高速外圆磨削响应曲面试验,根据试验结果建立磨削力、磨削温度、变质层深度等磨削结果的回归模型。结合回归模型与磨粒的最大未变形切屑厚度模型,综合分析砂轮线速度、工件速度、磨削深度等磨削参数对磨削结果的影响规律。以磨削结果综合最小为目标,进行磨削参数的多目标优化,通过试验验证优化模型和优化结果的正确性。     

机器人打磨铸钢件的效率与打磨力研究

对于给定材料与工况环境,磨削效率和砂轮磨削力只与磨削深度、砂轮线速度和工具进给速度3个因素存在直接关系,而磨削效率可由单位时间磨除材料的体积表达.基于自主设计的一套工业机器人打磨系统,针对铸钢材料通过四因素多水平正交试验法,找出了最高磨削效率下各因素的参数值,并分析了磨削参数对磨削力影响的敏感性.通过实时采集机器人关节...