非球面垂直磨削法的砂轮误差分析与实验研究

针对垂直磨削法中砂轮误差对超精密磨削非球面加工质量的影响,通过对多种砂轮误差的逐一理论分析,阐述了各种砂轮误差对非球面磨削加工质量的影响状况,并对部分砂轮误差进行校正和补偿,以提高磨削加工质量。最后,通过非球面磨削加工实验验证了砂轮误差补偿的正确性。该研究为非球面超精密磨削加工中砂轮误差的补偿提供技术参考。      

纳米结构WC/12Co涂层精密磨削的磨削力研究

本文对金刚石砂轮平面磨削纳米结构WC／12Co涂层材料时得到的磨削力进行了试验研究，研究了涂层材料的磨削力与磨削工艺参数以及砂轮特性之间的关系。通过各项试验研究得出，用金刚石砂轮磨削纳米结构WC／12Co涂层时，磨削力与当量磨削厚度基本成一元线性关系，它随磨削深度、工件速度的增加而增加：当磨粒尺寸减小时。总磨削力增加，但单颗磨粒磨削力减小。材料以非弹性变形的材料去除方式为主。通过试验采集的数据，使用当量磨削厚度作为磨削基本参数建立了法向磨削力理论模型。     

非球面超精密磨削误差建模与补偿研究

为提高课题组自研的超精密磨床加工精度,基于多体系统理论,运用齐次坐标变换原理,分析该超精密磨床37项几何误差来源,对非球面超精密磨削的综合误差建模。超精密磨床的多项几何误差元素已在制造阶段标定、补偿,取砂轮对刀误差和砂轮轮廓半径磨损误差作为主要面形误差来源,分别推导其对综合误差的传递函数,分析误差辨识方法,建立误差修正补偿模型,提出基于直接补偿的点补修正法。试验结果表明：建立的综合误差模型正确,根据误差辨识方法和修正补偿模型,修正误差后面形误差显著降低,有效提高面形精度。     

CSS-42L钢磨削力和比磨削能的实验研究

采用白刚玉和绿碳化硅两种不同磨料的砂轮对CSS-42L钢进行了平面切入式磨削实验.选取磨削力、磨削力比和比磨削能为指标,通过单因素实验分析比较了在白刚玉砂轮和绿碳化硅砂轮平面切入式磨削条件下,CSS-42L钢的磨削加工性.实验结果表明,相同条件下,绿碳化硅砂轮磨削时的磨削力、磨削力比和比磨削能均明显高于白刚玉砂轮;绿碳化硅砂轮从初期磨损阶段进入稳定磨损阶段所用时间至少是白刚玉砂轮的2倍;两种砂轮磨削时的比磨削能均随着当量磨削厚度的增加呈幂函数降低.     

整体硬质合金波刃铣刀磨削加工的工艺研究

通过铲磨后角误差的补偿计算,设计并制作了补偿修正的成型砂轮;采用粗精二次磨削工艺,成功解决了硬质合金后波刃铣刀的磨削的关键技术问题。现经测试表明:该方法制造的整体硬质合金波形刃铣刀,其切削性能达到了国外知名品牌的同类铣刀的实际水平。     

GCr15钢平面磨削力仿真分析与实验研究

目的 对不同磨削工艺参数下的平面磨削力进行预测,对磨削机理进行研究,进而控制磨削加工质量。方法 考虑CBN砂轮表面磨粒形状的多样性、姿态的多样性和空间分布的随机性,建立CBN砂轮模型,对GCr15材料模型进行有限元砂轮磨削仿真。同时使用CBN砂轮,采用不同的工件进给速度对GCr15进行单因素平面磨削实验,使用三坐标测力仪测量不同磨削参数下的磨削力。结果 建立的仿真砂轮模型的表面形貌与真实砂轮接近,仿真砂轮上的磨粒出刃高度均服从正态分布,与实际砂轮一致。对比随机多面体磨粒模型和真实CBN磨粒照片,两者形貌相似。磨削力实验和仿真结果表明,工件进给速度由3 m/min增大到18 m/min时,磨削力逐渐增大,仿真所得法向磨削力最大误差远小于切向磨削力。结论 实验结果与仿真结果具有一致性,证明了砂轮磨削有限元仿真模型可用于磨削力预测。因为仿真中无法考虑实际砂轮尺寸和砂轮表面结合剂对磨削的影响,结果具有一定误差,仿真的准确性有待进一步提高。研究结果为使用有限元方法研究磨削机理和控制磨削加工质量提供了思路。     

砂轮磨损自动检测补偿三维曲面数控磨削系统研制

本文主要研制开发了数控磨削控制系统，砂轮测量仪及磨产砂，利用上述控制系统及磨削设备，解决了三维曲面麻皮及磨削过程中砂轮磨损自动检测和补偿，保证了三维曲面磨削的质量。     

基于ANSYS的无心外圆磨床砂轮架系统热变形研究

运用三维软件Pro/E建立了砂轮架系统模型,并将CAD模型转成有限元模型,通过定义系统热载荷和边界条件,获得砂轮架稳态和瞬态温度分布,采用间接热结构耦合法对砂轮架系统进行热变形分析,为改善磨削工件的加工精度指明了方向。     

大口径方形非球面镜的高效磨削技术研究

本文基于X/Y/Z三直线轴平面磨床,研究了圆弧砂轮应用于大口径方形非球面镜的平行磨削新技术,介绍了圆弧砂轮平行磨削的机理、重点解决了砂轮形状误差在线检测、元件面形误差在线检测与误差补偿等关键技术问题.以430 mm×430 mm非球面镜为样件,进行了多轮高效精密磨削工艺实验,面形精度PV均值为4.2μm,表面粗糙度约0...     

合金淬硬钢20Cr2Ni4A小直径CBN砂轮磨削研究北大核心

针对合金淬硬钢20Cr2Ni4A在小直径砂轮磨削过程中,存在磨削力大、排屑难且磨损快的问题,考虑实际砂轮形貌特征,建立了砂轮磨削轨迹与磨屑厚度模型,揭示了砂轮尺寸及磨料参数对磨粒运动轨迹与磨屑厚度的影响规律。进一步建立了磨削表面线轮廓模型,并通过开展小直径CBN砂轮磨削合金淬硬钢20Cr2Ni4A实验,验证了模型的准确性。探究了磨削比能随磨削厚度的变化规律,结果表明当磨屑厚度小于0.02μm时,受尺寸效应影响,随着磨屑厚度增大,磨削比能由75 J/mm3降低至40 J/mm3。当未变形磨屑厚度大于0.02μm时,磨削比能随磨屑厚度变化不大。对比分析了进给速度对不同粒度小直径砂轮磨削力的影响规律,结果表明,当进给速度在400 mm/min以下时,粒度#200砂轮的磨削力与粒度#120砂轮的磨削力相差不大,选用粒度#200的砂轮可获得更好的磨削质量。开展不同粒度的小直径砂轮磨损对比试验,结果表明,粒度#120砂轮磨损类型主要为磨粒破碎,粒度#200砂轮磨损类型包括镀层划擦与磨料破碎,揭示了不同粒度的小直径砂轮磨损机制。     

凸轮切点跟踪磨削的头架转速研究

论文主要研究了凸轮切点跟踪磨削的头架转速控制,首先建立了切点跟踪磨削时砂轮架位移和基于磨削点恒线速度时头架转速的运动模型,然后针对头架转速变化规律,采用分段恒线速度的方法,优化头架转速曲线,提高凸轮表面质量和加工效率.     

石材加工中的磨轮磨削工艺

本文是通过实验的方法研究花岗石磨抛工艺,分析磨轮磨损的原因和影响光泽度的因素,探讨磨轮在花岗石磨削过程中的半径补偿,以指导实际生产,提高生产效率和加工精度。通过实验可以得到以下结论：磨轮的磨损主要取决于石材的硬度和石材去除量,石材硬度愈高,磨轮寿命愈短;去除量愈大,磨轮磨损愈大。树脂型磨轮磨抛花岗石,磨轮半径每米要补偿0．01-0．02mm。光泽度与磨粒的粒度和主轴转速有关,磨粒的粒度越小,转速愈高,光泽度愈高。     

轴对称非球面加工进给速度控制技术研究

本文根据轴对称非球面的加工误差特性，通过分析轴对称非球面磨削加工中砂轮磨削线速度、进给速度对加工精度影响的条件，提出控制砂轮进给速度使轴对称非球面工件各点磨削量均匀的方法。该技术避免了传统加工方法中原理上固有的磨削量差异缺陷，提高了系统的加工精度。研究结果表明：进给速度控制方法针对轴对称非球面加工中常用的平面砂轮、圆弧砂轮、球面砂轮，均得到了良好的控制效果；采用新方法的数学模型更接近于理论计算轨迹，可以进一步提高工件的加工精度；新方法进给速度由外沿加工至中心部分，进给速度逐渐加快；并且变化率也逐渐增大。     

基于虚拟中心距加工原理的新型平面二次包络环面蜗杆数控磨床设计及关键技术研究

针对新型平面二次包络环面蜗杆数控磨床研发中的难题,在蜗杆齿面的成形原理及传统磨削方法的基础上分析了齿面的虚拟中心距磨削原理及关键技术,论证了四轴四联动磨削方法的可行性并提出了新型磨床的结构布局及总体设计方案;针对产形面到摆头回转工作台中心轴线距离过大以及砂轮产形面上的磨削点到联动回转工作台中心轴线距离过大的两类难题,在结构布局上提出了砂轮倾角式磨头设计匹配磨头内藏式的设计方案,对于砂轮的修整及补偿方式提出了主轴平移修砂的设计方案,解决了在磨削过程中,因联动回转工作台回转误差所造成的砂轮磨削区域形位超差的问题并完成了机床虚拟样机的设计。     

基于SAPSO-GA算法的高速曲轴随动数控磨床几何误差辨识方法

以某型数控曲轴磨床作为研究对象,对其结构和运动进行分析,推导出曲轴磨削时理想的砂轮轨迹方程。根据多体系统理论建立含有误差参数的模型,并推导出机床-工件和机床-刀具的运动链位置矩阵,得出机床精密加工的约束方程。对磨床的几何误差进行研究,建立几何误差模型。为快速、准确辨识出各项几何误差,提出一种混合SAPSO-GA算法。通过对比球杆仪测量补偿前后的运动轨迹,分析补偿效果。结果表明:所提方法提高了辨识准确性,通过补偿大大提高了曲轴随动磨床的加工精度。     

55钢CBN砂轮平面磨削的磨削力模型研究

本文建立了基于未变形磨屑厚度的磨削力计算模型。根据55号钢的CBN砂轮平面磨削实验,首先采用随机方向搜索法对切向力模型进行优化拟合,再根据拟合的参数对法向力模型进行优化,得出了CBN砂轮与工件之间的摩擦系数和磨粒顶锥角。分析了摩擦力在磨削力中所占比重的影响因素,结果表明:当切深不变时,随着vs/vw比值的增加,磨削力以及摩擦力在磨削力中所占的比重均下降,但当磨粒间距增加时,磨削力减小,而摩擦力在磨削力中所占比重增加。     

大尺寸硅片自旋转磨削运动分析及仿真

本文利用数学矩阵方法,建立大尺寸硅片自旋转磨削运动的理论模型,研究了砂轮半径、硅片和砂轮旋转速度、旋转方向等因素的选择及各因素对磨削轨迹的影响,同时还研究了磨粒合成运动速度的变化规律。研究结果表明,随着砂轮半径的增大,磨削轨迹的曲率减小,选用较小直径砂轮将更有利硅片表面质量的提高。当转速比i大于零,随着i值的增大,磨削轨迹的曲率逐渐减小。在转速比i小于零的情形,当转速比i=-2时,磨削轨迹曲率为0,磨削轨迹的形状接近一条直线。磨粒合成运动速度随砂轮转速和硅片转速的增大而增大。