磨削工艺过程预报系统的研究

本文介绍了作者所研究开发并编写的一个用于对磨削工艺过程进行预报的软件系统，利用这个系统输入实际的磨削参数，能对磨削过程(现象)及磨削加工质量进行预报和估计，该预报系统对优化磨削工艺过程、实现智能控制、提高加工效率、降低加工成本等方面具有极大的实用价值。预报结果与实验结果具有良好的一致性。     

纳米结构陶瓷涂层精密磨削的材料去除机理及磨削加工技术

随着纳米结构陶瓷涂层的开发和应用，其后续精密加工技术已受到人们的关注。纳米结构陶瓷涂层的高硬度和高耐磨性使其成为难加工材料，采用金刚石磨料磨削加工有可能成为其最主要的加工方法。本文首先讨论了纳米结构陶瓷涂层精密磨削的非弹性变形和脆性去除的材料去除机理，然后对可用来加工纳米结构陶瓷涂层的超精密金刚石砂轮磨削、ELID磨削、延性域磨削、超高速磨削、精细磨削等磨削加工技术进行了分析，分析了它们的材料去除机理和技术特点。在此基础上，本文指出了相关的有待进一步研究的课题。     

强力砂带平面磨削加工精度的研究

本文结合强力砂带平面磨削工艺的实现，对加工精度进行了综合分析，建立了决定磨削尺寸精度的双工位强力砂带平面磨床精磨头的磨削残留量Δ的数学模型，并进行了Δ的工艺试验研究，得出了一些重要结论，还提出了提高平面度的主要措施。这些理论、试验研究结果具有重要的理论和实践意义。     

加工中心一次走刀立铣切削参数优化的研究

研究了加工中心一次走刀立铣的切削用量优化。基于最大生产率和最低加工成本建立了优化数学模型，并使用遗传算法进行优化求解，最后通过实验验证了该优化方法具有比手册数据更好的经济性、安全性。     

基于球切多面体和光密度的砂轮建模与测量

针对金刚石砂轮磨粒形状的不规则性、尺寸的变化性以及空间位置随机分布的特点,采用基于球坐标的随机点产生的空间平面切分实体的方法,建立更接近实际的虚拟多面体磨粒,并建立金刚石砂轮模型;从类似机床刀具切削刃的磨刃二面角出发,运用仿生物学中光密度以及计算机数字图像处理的方法,提出了基于光密度、积分光密度、平均积分光密度的一种新的砂轮形貌评价方法,并通过试验测量研究了磨刃二面角与积分光密度值之间的关系。研究结果表明,磨刃二面角越大,积分光密度值越大,在0~200之间变化。最后结合砂轮表面面积密度、磨粒平均个数、出刃高度、积分光密度值等参数验证了所建立的虚拟多面体磨粒和砂轮模型的有效性。     

纳米结构Al2O3/13TiO2涂层精密磨削的材料去除机理的研究

应用扫描电镜对纳米结构Al2O3/13TiO2(n-Al2O3/13TiO2)涂层精密磨削后的表面/亚表面形貌进行观察和分析,结合对n-Al2O3/13TiO2精密磨削的单颗磨粒磨削力、磨削力分力比和比磨削能的磨削实验结果的分析,揭示了n-Al2O3/13TiO2涂层精密磨削的材料去除机理.研究表明,在大多数磨削条件下,n-Al2O3/13TiO2陶瓷涂层磨削的材料去除机理主要是以材料碎裂和材料压碎等脆性去除方式为主,同时也存在一定的材料粉末化以及极少的显微塑性变形等方式.研究结论对纳米结构陶瓷涂层的工业化应用具有重要的理论和实用价值.     

圆弧形砂轮精密修整及其声发射在线监测技术

针对球面、非球面及自由曲面超精密磨削加工用圆弧形金刚石砂轮难以精密修整的问题,提出基于旋转绿碳化硅（GC）磨棒的端部在位精密修整方法及修整过程的声发射在线监测技术。基于圆弧形金刚石砂轮的结构特性,制订圆弧形金刚石砂轮的在位精密修整与修整过程的声发射在线监测技术方案。依据修整与在线监测方案,对D64圆弧形金刚石砂轮进行修整实验及其声发射信号采集,修整后跳动误差小于10μm,比修整前减小30μm左右,砂轮精度显著提高。利用声发射信号均方根值获取砂轮修整结束的特征预警阈值,实现了旋转GC磨棒端部在位精密修整过程的在线监测以及修整结束时间的准确判断,可以有效提高球面非球面磨削加工过程的效率。     

高精度圆体成形车刀的基于特征参数化CAD系统

根据成形车刀的设计理论,综合运用UG/OpenMenuScript、UG/Open UIStyler、UG/Open API和VisualC++6.0等UG二次开发工具,开发出了基于WindowsXP和UG二次开发平台、以VC为编程工具的成形车刀CAD系统。该系统利用自动截形法获得成形车刀"零误差"刀刃廓形;利用最小半径控制点技术实现了圆体成形车刀的基于特征参数化设计;使用数据库技术实现成形车刀的切削角度、结构尺寸的参数化设计;编程实现了工程图的尺寸标注功能及圆体成形车刀剖视图的建立;解决了原来成形车刀设计的设计精度和效率低等问题。借助该系统可直接快速、准确地生成高精度圆体成形车刀工程图以及廓形的数控车床加工程序。     

氮化硅陶瓷回转曲面零件化学机械抛光工艺实验研究

在数控坐标磨床上应用化学机械抛光(Chemo-mechanical polishing,CMP)技术,对氮化硅陶瓷回转曲面零件进行超精密加工工艺实验研究.分析了氮化硅陶瓷化学机械抛光原理,并搭建化学机械抛光实验平台.通过实验研究了水基CeO2抛光液浓度、抛光液流量、抛光轮转速等主要工艺参数对氮化硅陶瓷零件抛光的表面质量的影响规律,根据实验结果对抛光工艺参数进行了优选.结果表明:在抛光液浓度为20%,抛光液流量为0.6 L/min,抛光轮转速为6 000 r/min的条件下,能获得较好的抛光表面质量,其表面粗糙度Rα达12 nm.     

凹面轮廓凸轮轴成形磨削工艺研究

分析带有凹面轮廓的凸轮轴(简称凹面凸轮轴)数控磨削加工难点,提出采用大砂轮与小砂轮复合数控成形磨削凹面凸轮轴新工艺。给出了小砂轮半径的计算公式,通过计算凹面轮廓的最小曲率半径,对比判断是否需要切换砂轮。详细分析了大砂轮与小砂轮复合数控成形磨削凹面凸轮轴新工艺过程,并在CNC8325B全数控凸轮轴超高速复合磨床上进行了高速磨削加工实验,实验结果表明,该工艺方法可以实现凹面凸轮轴轮廓的磨削成形加工,满足了加工精度要求。