结构化砂轮拓扑磨削鱼鳞表面原理及仿真分析

为了磨削出鱼鳞表面的几何形貌,基于对鱼鳞表面形貌的特征分析,建立了鱼鳞表面数学模型.依据建立的鱼鳞表面数学模型,结合磨削运动原理以及点集拓扑学理论的分析,设计出了一种用于磨削鱼鳞表面的结构化拓扑砂轮.依据磨粒平面运动轨迹方程,讨论实现鱼鳞表面磨削的条件,并通过MATLAB对设计的砂轮进行磨削运动学仿真,获得了鱼鳞表面结...     

轴向排布鱼鳞结构化表面的外圆拓扑磨削

由于鱼鳞随行波结构化表面具有较好的降低流体阻力的效应,为了在外圆工件上磨削出沿轴向排布的鱼鳞随行波结构化表面,首先基于对随行波结构和鳞片表面的特征分析建立了外圆工件的沿轴向排布的鱼鳞随行波结构化表面模型;然后基于外圆磨削运动原理以及拓扑学理论,设计了一种用于磨削出沿轴向排布的鱼鳞随行波结构化表面的拓扑结构化砂轮,并且给出了实现这一磨削过程的运动学条件;最后,利用MATLAB软件对所设计的结构化砂轮的磨削过程进行了仿真,获得具有随行波特征的外圆轴向排布鱼鳞表面,并且通过磨削试验验证了该磨削方法的可行性。研究结果表明,使用设计的鱼鳞结构化拓扑砂轮可以在外圆工件表面磨削出具有随行波特征的鱼鳞结构化表面,不同的转速比以及磨削深度将改变被磨削鱼鳞表面的形状参数但拓扑属性保持不变。     

导轨结构化表面的拓扑磨削的仿真研究

为磨削出机床滑动导轨结构化表面,依据刮研导轨表面的技术要求,提出方形、菱形和月牙形3种导轨花纹;依据25 mm×25 mm导轨表面上的高点个数和面积占比的限定,设计出机床滑动导轨的结构化表面;根据磨削导轨结构化表面的创成条件,建立结构化表面与结构化砂轮间的拓扑映射矩阵,设计相应的结构化砂轮;通过MATLAB进行磨削运动学仿真获得磨削参数对表面形貌的影响规律。研究结果表明：合理选取砂轮转速、工件进给速度和磨削深度等参数,采用拓扑磨削的方法可以在工件表面磨削出满足导轨表面要求的结构化表面;随着磨削深度的增大,导轨花纹长度与宽度增大,高点所占面积比减少。     

用磨粒叶序排布砂轮磨削外圆生成的凹坑表面仿真

结构化凹坑表面能够有效降低零件表面的流体拖曳摩擦阻力,从而改善零件在流体中的运动性能。从生物学的叶序排布理论出发,设计了磨粒叶序排布的超硬材料砂轮,并应用该砂轮磨削外圆生成结构化的凹坑表面。利用Matlab软件对磨粒叶序排布砂轮的磨削过程进行运动学仿真,获得了磨粒叶序排布参数及磨削参数对磨削区域内结构化凹坑表面形貌的影响规律。仿真及实验结果表明:转速比影响凹坑的周向排布和凹坑尺寸,转速比越高,凹坑周向排布越密集,凹坑尺寸越小;叶序系数影响凹坑的轴向排布,叶序系数越小,凹坑轴向排布越密集;磨削深度影响凹坑尺寸,磨削深度越深,凹坑宽度和深度越大,毛刺隆起高度越高,约为磨削深度的一半。      

叶序排布凹坑旋成体表面设计及磨削的研究

为了在旋成体上磨削出叶序排布凹坑结构化表面,基于叶序排布理论对旋成体曲面划分出结构化单元;设计出叶序排布凹坑旋成体表面的三维模型,并分析结构化单元凹坑的拓扑特征变化量,给出了球形磨头磨削凹坑表面的策略。最后通过计算机仿真获得了磨削加工中主轴不同角度方向和叶序排布系数对结构化凹坑表面的影响规律,并进行了初步磨削实验。结果表明：此磨削方法可以实现叶序排布凹坑旋成体表面的加工,随着叶序排布系数减小,凹坑在旋成体表面上排布更加稀疏;当球形磨头绕不同轴线旋转磨削时,在凹坑内部可形成纵向纹理、横向纹理和同心圆纹理。     

绕丝结构砂轮磨削沟槽结构化表面

为磨削出微沟槽结构化表面,设计一种将金刚石丝锯紧密缠绕在基体上的新型砂轮,提出相应的结构砂轮平面磨削沟槽结构的方法。首先,建立砂轮几何模型与数学模型并得出磨粒运动轨迹方程;其次,理论分析磨削沟槽表面的创成机理及磨削参数对沟槽形貌的影响;最后,通过仿真和实验验证新型砂轮磨削沟槽结构的可行性和不同磨削参数下的沟槽结构形态。研究结果表明：绕丝结构化砂轮可以平面磨削出结构化沟槽表面,且改变磨削用量能磨出不同尺寸的参数与排布的沟槽结构。     

螺旋沟槽砂轮磨削理论模型及复映效应机理北大核心

为分析磨削工艺参数对复映效应的影响规律,对大螺旋角沟槽结构化砂轮磨削过程和工件表面形貌进行理论探究。建立了大螺旋角沟槽砂轮宏观数学模型和微观磨粒随机分布模型,推导并计算了砂轮片状切削刃的切削过程;基于磨削表面宏观轮廓创成机理模型,计算螺旋沟槽控制参数及工艺参数与复映效应系数的数值映射关系;观察对比理论磨后工件的表面形貌与螺旋沟槽砂轮实际磨后工件表面形貌。并进一步探究“复映效应”现象,为实现“复映效应”现象精确控制提供了有效意义。     

一种新的外圆磨削方法的研究

介绍了一种新的外圆磨削方法及其磨削装置,它是利用杯形砂轮的端面对外圆柱表面进行磨削,此装置用于轧辊的在线磨削。     

磨粒有序化砂轮排布参数对磨削筋条表面影响

为了使用磨粒有序化砂轮磨削出减阻筋条表面,首先,分析了磨粒有序化砂轮的排布参数与磨削减阻筋条表面深宽比的关系,设计出了磨粒有序化砂轮的几何和数学模型,并且建立了磨粒运动轨迹方程;然后,建立了减阻筋条深宽比与有序化砂轮排布参数之间的数学方程;最后,由仿真结果得到了砂轮排布参数对减阻筋条表面形貌与深宽比的影响规律。研究结果表明,在磨粒有序化砂轮的排布参数中,倾斜角度、磨粒间距和磨削深度的改变会直接对减阻筋条尺寸有影响并且对其深宽比的大小起到决定性作用。     

磨粒有序化砂轮磨削微沟槽减阻表面的研究

为研究砂轮磨粒排布样式对磨削结构化沟槽表面的影响,使用叶序、错位和阵列3种磨粒有序化排布的砂轮磨削工件平面。首先,建立3种有序化排布的数学模型;其次,根据结构化沟槽表面减阻的特性参数,设计砂轮磨削参数,并使用MATLAB软件进行磨削运动仿真,将仿真结果与理论计算值进行比较;最后,使用磨削试验验证数学模型与仿真结果的可靠性。结果表明：3种磨粒排布有序化的砂轮均能磨削出微沟槽表面,此时相邻两行磨粒的轴向间距分别为0.04 mm（叶序排布）、0.40 mm（错位排布）和0.80 mm（阵列排布）,对应的磨削深度均为0.050 0 mm;磨粒阵列和错位排布的砂轮磨削出的沟槽表面更加稳定,但沟槽的参数比未能达到0.200～1.000的要求;磨粒叶序排布的砂轮加工出的沟槽,能满足表面减阻特性的要求。     

ELID超精密磨削砂轮表面氧化膜形成行为的实验研究

为了研究在ELID超精密磨削中不同工艺条件下砂轮表面氧化膜的生长行为,以氧化膜厚度和氧化膜的生长速率作为表征氧化膜形成过程特性指标,对电压、占空比和砂轮转速等工艺参数对金属结合剂砂轮表面氧化膜形成特性的影响进行了研究.结果表明,氧化膜厚度随着砂轮预修整时间的增加而增长,生长率在起始阶段较快,随后逐渐降低并趋于稳定.氧化膜厚度和生长率随着占空比和电压的增加而增加.达到稳态氧化膜生长率需要的时间在低占空比条件下比高占空比条件下更长.在1 000 r/min到4 000 r/min范围内,砂轮转速对氧化膜的生长特性没有影响.     

外圆砂带磨削温度的研究

本文采用分块金属夹持康铜丝的半人工热电偶测温法对砂带外圆切入磨削温度进行了试验研究。对砂带磨削与砂轮磨削的磨削温度进行了对比试验,并对砂带速度、切入速度和工件速度对砂带磨削温度的影响进行了试验研究。     

磨削GH4169高温合金时砂轮表面的粘附与磨削比的研究

本文借助扫描电子显微镜，观察和分析了用ＷＡ４６ＫＶ和ＳＡ４６ＫＶ砂轮磨削ＧＨ４１６９高温合金时砂轮表面的粘附现象，研究了ＷＡ４６ＫＶ和ＳＡ４６ＫＶ砂轮磨削ＧＨ４１６９高温合金时磨削参数对磨削比的影响规律。得出了磨削ＧＨ４１６９高温合金时磨削比低的主要原因是砂轮粘附所引起的重要结论。     

有序化砂轮磨削筋条表面中力对表面的效应

为了提高筋条减阻表面的加工质量,对磨粒有序化砂轮的磨削力对工件表面几何形状的影响规律进行研究。首先,根据筋条减阻表面的参数,设计能够实现筋条减阻表面加工的错位排布砂轮;其次,建立了筋条减阻表面磨削过程的简化模型,并基于有限元对工件表面形貌进行了力学仿真;最后,研究磨削速度、磨削深度、磨粒角度、排布参数等对筋条表面几何形状的影响规律,综合探讨磨削力和表面形貌之间的关系。结果表明,在磨削速度增大时,工件表面材料的隆起变形高度随着磨削力的减小而增大;在磨削深度增大时,材料的隆起变形高度随着磨削力的增大而增大;在磨粒角度增大时,材料隆起变形高度随着磨削力的增大,先增大后减小;在磨粒排布参数增大的过程中,材料隆起变形高度随着磨削力的增大而增大。     

砂轮表面磨粒出露高度对轴承钢磨削振动的影响

为探究砂轮表面磨粒形态对磨削振动的影响规律,提高磨削加工质量,构建了磨削振动模型并推导磨粒形态-接触刚性-磨削振动的对应关系,开展修整-磨削试验,通过试验分析并验证不同磨粒形态对磨削振动信号RMS和工件表面波纹特征W_a影响的差异。结果表明:在不影响砂轮锋利性的前提下,表征磨粒出露高度的砂轮AH值减小约58%,则RMS值和W_a值分别减小约47%和57%;在相同磨粒出露高度条件下,磨粒钝化的比例约20%,则RMS和W_a分别减小约22%和30%;同时,适度减小磨粒出露高度,磨粒适度钝化,有助于增大磨粒与工件接触面积,改善磨削振动,提高磨削加工质量。且提出的磨削振动模型与试验结果相符。      

陶瓷结合剂CBN砂轮磨削表面粗糙度的试验研究

本文通过一系列的试验，研究了陶瓷结合剂CBN砂轮磨削表面粗糙度的变化规律及其特点，建立了相应磨削表面粗糙度的经验公式。     

外圆磨床数控系统研究

以外圆磨床的基本结构和基本动作为基础,根据工件轮廓形状,用一系列直线和圆弧描述成型砂轮的外形轮廓,实现了数控砂轮定型和砂轮修整的自动控制;利用端面量仪,实现了工件坐标原点的自动精确定位;采用径向量仪主动测量技术,实现了外圆磨加工的主动在线测量;通过对磨削加工工件计数,实现了砂轮自动修整,并对砂轮原点和工件坐标原点进行自动补偿.从而实现了从砂轮定型、工件坐标原点定位、磨削加工、砂轮修整、砂轮原点和工件坐标原点自动补偿的全自动加工控制过程.经过实际应用检测,利用本系统加工零件的外圆尺寸、外圆锥度、锥高、锥角、圆度符合用户需求,精度达到1μm.