叶序排布砂轮磨削微结构化表面的仿真研究

结构化表面在减小零件摩擦和表面拖曳阻力、改善零件的耐磨性方面均起到了一定的作用,能够有效地改善零件的机械性能。文章从仿生学中的叶序排布理论出发,设计了磨粒叶序排布超硬材料砂轮。利用不同形状磨粒叶序排布砂轮对平面形成结构化表面进行磨削,建立了砂轮磨削的运动轨迹方程,并应用MATLAB软件对磨削过程进行运动学仿真。仿真结果表明:不同形状磨粒的砂轮均可以实现凹坑、沟槽、凸台等结构化表面,且通过恰当的选择磨削用量和砂轮磨料的排布参数,可以获得不同形态的结构化表面。     

磨粒有序化排布油石超精研规则网纹表面的运动仿真

为得到外圆零件表面均匀一致的网纹结构,降低零件运动过程的摩擦阻力,设计叶序、阵列、错位3种磨粒排布方式的油石,并通过油石正弦振荡方法进行外圆表面超精研磨.通过MATLAB软件进行运动学仿真,获得3种磨粒有序化排布方式的运动轨迹和超精研圆柱工件结构化表面的变化规律.结果表明:使用磨粒有序化排布油石正弦振荡可以加工出排布一...     

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。      

基于DEFORM3D的伺服阀芯端面磨削毛刺形成仿真

为研究磨粒不同排布方式对磨削毛刺形成的影响，对伺服阀阀芯材料端面磨削过程进行简化，利用DEFORM3D对单颗磨粒在叶序、错位和随机3种排布形式下的磨削过程建模并进行磨削有限元仿真，分析3种不同磨粒排布方式下的侧边毛刺形成过程，比较其磨削毛刺高度。结果表明:在叶序排布下，2颗磨粒中间接触边处存在高度较为稳定的毛刺；在错位排布下，2颗磨粒的磨削轨迹基本重合，耕犁的工件表面两侧形成毛刺；在随机排布下，2颗磨粒的磨削轨迹存在重叠，2颗磨粒接触边处材料挤压隆起特征更显著，容易形成二次毛刺。使用叶序排布的砂轮更有利于加工中控制毛刺的高度。      

磨料有序化排布砂轮磨削TC4温度实验研究

为了获得磨料有序化排布砂轮磨削TC4的温度变化规律,使用电镀CBN砂轮对TC4合金进行磨削实验。砂轮分别采用叶序、错位和无序3种不同的磨料排布方式。研究了工件表面平均温度与进给速度和磨削深度的关系,并对3种磨料排布方式的电镀CBN砂轮磨削工件时温度的变化形态进行对比。结果表明:在相同磨削条件下,磨料有序化排布能有效降低TC4的磨削温度,使用叶序排布磨料砂轮能获得更低的工件表面温度。     

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。     

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....     

外圆结构化阵列凹坑表面的拓扑磨削研究北大核心

由于结构化凹坑表面具有减阻效果,因此为在外圆表面磨削出凹坑结构化表面,依据磨削运动学原理与拓扑学理论提出了外圆凹坑表面的拓扑磨削方法。为了实现这一方法,首先提取凹坑表面特征参数与特征向量,建立了砂轮与工件的拓扑空间,给出拓扑映射关系并设计阵列结构砂轮;然后根据砂轮与工件的相对运动关系建立磨粒簇单个磨粒磨削轨迹方程,依据轨迹方程对凹坑表面成型过程使用MATLAB进行仿真,获得砂轮与工件的相对转速和磨削深度对结构化表面的影响规律;最后进行磨削实验。结果表明,使用拓扑磨削方法,能够实现外圆阵列结构化凹坑表面的拓扑磨削,磨削出的表面为原表面的拓扑表面,拓扑属性不变但特征参数随磨削用量改变而改变。     

磨粒有序排布曲面砂轮设计及磨削性能实验研究

提出一种曲面砂轮表面磨粒有序化排布的设计方法,制备磨粒有序排布和无序排布的2种曲面砂轮.通过磨削实验,从磨削力、砂轮磨损及工件加工形状误差等3个方面对比研究.结果表明:在整个磨削过程中,磨粒有序排布的曲面砂轮的磨削力总体上小于磨粒无序排布的曲面砂轮的磨削力.磨粒有序排布曲面砂轮的磨粒磨损一致性优于无序排布曲面砂轮的.整...     

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。     

安全阀阀座与阀瓣研磨修复工艺实验研究

目的为满足安全阀阀座与阀瓣配合面密封要求,提高安全阀密封面磨削修复质量和效率,阀座和阀瓣表面粗糙度Ra≤0.1μm。方法在正交实验的基础上,采用Al_2O_3砂纸、白刚玉研磨膏为磨削介质,研究了磨粒细度、磨削时间、磨削转速、磨削压力对密封表面粗糙度和磨削量的影响,使用粗糙度测量仪、千分尺、电子显微镜对阀座和阀瓣的表面粗糙度、磨削量、表面形貌进行测量分析。以磨削量和表面粗糙度为评价指标,得到最佳工艺参数,并通过多组重复性实验验证实验结果的可靠性。结果在最佳磨削工艺参数下,砂纸研磨阀座和阀瓣的磨削量为0.023 mm,表面粗糙度为0.135μm,研磨膏抛光阀座和阀瓣的表面粗糙度为0.073μm。结论砂纸研磨最佳工艺参数:研磨压力80 N,研磨转速80 r/min,研磨时间10 min,砂纸细度1000目。研磨膏抛光最佳工艺参数:抛光压力30 N,抛光转速100 r/min,抛光时间10 min。采用砂纸、研磨膏磨削修复工艺,可以提高磨削量,降低表面粗糙度,提高了安全阀磨削后的密封性能。     

结构化超硬磨料砂轮设计与制备研究进展

从减摩降力、导屑促排、储液换热的角度出发，探索结构化砂轮在降低磨削力及磨削温度、抑制工件表面热损伤、提高工件加工表面完整性等方面的有效方法。以砂轮表面/基体结构的几何形状、三维尺寸及排布方式等因素对磨削性能的影响为主线，对结构化砂轮设计、制备的基本原理与最新进展进行了全面的论述和总结，重点揭示了结构表征参数-砂轮磨削性能-工件表面质量的内在关联，深入剖析了结构化砂轮在磨削中的优越性，并预测了其未来发展趋势，旨在为推进超硬磨料结构化砂轮的设计及制备技术发展提供理论指导和实践经验。     

On-machine dry electric discharge truing of diamond wheels for micro-structured surfaces grinding

Precision grinding with diamond wheels gives a promising alternative to achieve high quality micro-structured surfaces on optical molds. However, it is difficult to true these diamond wheels efficiently, because of the remarkable resistance property and the geometrical limitation of small wheel profile. In this paper, an on-machine dry-EDT method to precision shape and prepare diamond wheels with various profiles was proposed for micro-structured surface grinding. Firstly, the fundamental truing errors were analyzed based on the dry-EDT kinematics. And then the capabilities of dry-EDT truing for high abrasive concentration metal bonded diamond wheels were presented. Next, the effects of kinematic parameters variables on trued wheel profile accuracy were investigated. Finally, the micro-structured surfaces on SiC ceramic and tungsten carbide WC were ground by these trued diamond wheels. The experiments results showed that the arc-shaped diamond wheel (diameter of 200 mm) with 4 μm profile error (PV) and 1.0023 mm profile radius, and the V-shaped diamond wheel with 22.5 μm V-tip radius and 120.03° profile angle could be obtained by on-machine dry EDT. The kinematic parameters of dry-EDT have an important influence on truing profile accuracy of diamond wheels, especially for the tip of V-shaped wheel. The subsequent grinding show that the edge radius of V groove array on SiC is less than 2 μm, while the radius of included corner is around 55 μm. The PV error of ground arc groove array on WC is less than 5 μm. The surface roughness of ground micro-structured surface R_a is 142 nm and 97 nm for SiC and WC, respectively.     

刚玉砂轮缓进深切磨削K444镍基高温合金研究

为评价K444高温合金的磨削加工性能,采用棕刚玉砂轮和白刚玉砂轮进行磨削试验,对比分析其磨削力、磨削比能、磨削工件的表面形貌和表面粗糙度以及砂轮磨损.结果表明:相比于白刚玉砂轮,棕刚玉砂轮的磨削力更小,磨削后工件表面粗糙度低,其表面粗糙度Ra在0.206～0.455μm,更易获得光滑的磨削表面.对表面粗糙度的敏感度分析...     

Development of discontinuous grinding wheel with multi-porous grooves

Conventionally, grinding of aluminium, copper and stainless steel is difficult owing to the mechanical properties such as low hardness and high toughness which result in the wheel loading and poor surface finish. In order to grind these materials easily, a discontinuous grinding wheel with multi-porous grooves has been recently developed. The multi-porous grooves were formed during wheel manufacturing. The discontinuous grinding wheel dramatically increases the grinding performance. It is desirable to use discontinuous grinding wheel when grinding materials with high efficiency and accuracy which is impossible using conventional wheels.In this paper, the construction and manufacturing method of discontinuous grinding wheel with multi-porous grooves are explained. The grinding characteristics of the discontinuous grinding wheel is also illustrated.