钨合金精密磨削砂轮磨损及对表面质量的影响机制

为了满足钨合金零件的高精度和高完整性表面加工需求,实现钨合金磨削质量的控制和加工工艺的优化,通过分析砂轮磨粒种类和结合剂类型对砂轮磨损形式的关系,明确了超硬磨料砂轮在钨合金磨削加工中的优势.研究了磨粒粒度和磨削参数对钨合金磨削加工质量的影响规律,为制定合理的磨削工艺提供依据.通过磨削试验获得钨合金高精度和高完整性表面磨削加工工艺.研究结果表明,钨合金磨削过程中砂轮易磨损,超硬磨料砂轮更适合钨合金的磨削加工.金属结合剂金刚石砂轮在钨合金磨削加工的表面质量和加工精度方面表现出优越性.通过改进磨削参数,钨合金精密磨削后表面粗糙度可达18.9 nm,实现了镜面磨削效果.     

单层超硬磨料蜗杆形砂轮磨削硬齿面

研究了电镀单层超硬磨料蜗杆形砂轮的成形方法及其对磨粒等高性的影响，得到了镍结合剂单层超硬磨料砂轮磨损规律及磨削比并在此基础上探讨了此种砂轮在低速磨削状态了加工硬齿面的可行性，获得了效果。     

磨削钛合金时砂轮磨粒磨损机理的探讨

本文利用化学热力学的理论分析了磨削钛合金时工件材料、介质与砂粒之间可能发生的化学反应,并利用扫描电镜检测,确认化学磨损是磨削钛合金时砂轮的主要磨损形式.SiC砂轮的磨损主要表现为SiC磨粒在瞬时磨削高温的条件下与介质中的氧作用,被氧化而失效;刚玉砂轮的磨损则主要表现为刚玉磨粒与钛合金表面的氧化物作用,生成了韧性好的新物质涂敷在磨粒切削刃上,使其丧夫切削能力。     

Zr-4合金管砂带随形磨削实验分析

采用3种不同磨料的砂带对Zr-4合金管进行了磨削工艺试验,探究了磨粒与工件间的交互创成机理,得到了Zr-4合金材料砂带磨削过程中材料去除率和表面粗糙度的主要影响因素。借助先进的测试设备,对磨削后的砂带磨粒磨损形貌、工件表面形貌进行了观测,并对Zr-4合金表面烧伤层金相组织及显微硬度变化规律做了分析研究。试验结果表明：砂带线速度、磨削压力、接触轮硬度和磨料种类对材料去除率和表面粗糙度均有较大的影响,其中砂带线速度影响最为显著;锆刚玉和氧化铝磨粒的粘附磨损较为严重,碳化硅磨粒主要以磨耗磨损为主;工件烧伤时材料表层金相组织发生变化,使得Zr-4合金物理机械性能下降。试验及研究结果为寻求高效、高精度Zr-4合金砂带磨削加工工艺提供了试验和理论依据。     

磨料表面微氧化对cBN磨具磨削性能的影响

为了解决陶瓷结合剂cBN磨具在高速磨削的过程中易发生断裂以至于失效的问题,提高cBN磨具材料的磨削性能,采用微氧化技术对cBN磨粒进行了表面处理,研究了cBN磨粒表面微氧化对cBN磨具中磨粒与结合剂间界面结合方式、界面结合力、磨具强度以及磨具磨削磨损的影响规律,并分析了磨具磨削磨损失效机制。结果表明:表面微氧化后的cBN磨粒表面氧化膜的成分是B2O3;因B2O3与结合剂组分发生反应致使结合面两侧产生元素互扩散,使得陶瓷结合剂与cBN磨粒界面间的机械结合方式转为化学结合方式;与cBN磨粒未经过氧化的磨具相比,经过表面氧化的cBN磨粒制备的磨具中陶瓷结合剂与cBN磨粒结合面剪切力提高了2.5倍,磨具抗弯强度提高了18%,且磨削磨损性能提高了2.6倍;cBN磨粒与结合剂结合力的提高可以使磨具强度提高,磨具磨削磨损时随着磨削力增大磨粒不易脱落,并逐渐发生自锐,从而降低磨具的损耗,提高磨削效率。     

磨粒磨损机理的探讨

砂轮磨损是磨削过程的重要问题之一。磨削的生产率、磨削比、表面应力和烧伤、自激振动等都与砂轮磨损有密切关系。磨粒磨损的研究能反映砂轮磨损最本质的一些因素,从而可对:砂轮选择、磨料改进、磨削用量的选择、冷却润滑液的配制和选用以及提高磨削质量等方面,提出有参考价值的资料和建议。近年来,在磨粒的磨损方面引进了金属学、金相、物理化学、固体物理等学科的基本理论和试验方法,使磨粒磨损的机理有进一步认识。说明这是一个包含力、热、化学反应、离子吸附、固体溶解等等多因素的过程。本文的目的在于综合介绍近年来磨粒磨损的研究情况和成果,并对进一步的工作提出一些看法。     

超高速点磨削砂轮磨料层优化和表面形貌评价

点磨削砂轮磨料层采用有粗磨区修整倾角的结构可获得良好的磨削性能,较传统砂轮磨料层结构可获得更理想的磨后表面.提出了将平行砂轮改进成倾斜型砂轮以优化点磨削砂轮的磨料层结构,并应用激光传感器配合光学显微镜评价砂轮形貌,研究相关参数与砂轮磨削特性和加工质量间的关系.试验发现,优化后的点磨削砂轮磨料层结构更加合理,磨粒分布均匀且出刃高度波动很小,可以保证优质磨削表面.     

强磁场陶瓷结合剂CBN砂轮制备及磨削性能

针对陶瓷结合剂CBN砂轮磨粒取向随机,砂轮强度低的问题,将强磁场引入砂轮制备工艺.制备过程中添加了镀镍CBN磨粒,研究发现,适当磁场强度可以实现镀镍CBN磨粒的偏转;另外,适宜的磁场强度有利于提高陶瓷CBN复合材料的强度,当磁感应强度为6 T时,陶瓷CBN复合材料的抗折强度最高,强度值达到79.5MPa.通过开展磨削试验,证实了强磁场陶瓷结合剂CBN砂轮在磨削钛合金TC4时,其磨削比能略低于普通陶瓷结合剂CBN砂轮的比能,此项研究对提高陶瓷结合剂CBN砂轮性能以及探索新的制备工艺均有现实意义.     

树脂结合剂CBN砂轮表面状态对磨削比的影响

针对树脂结合剂ＣＢＮ砂轮表面状态的评价参数，试验研究了ＣＢＮ砂轮表面磨粒凸出高度和容屑比对磨削比的影响．研究结果表明，使用树脂结合剂ＣＢＮ砂轮磨削时获得高磨削比的前提条件之一就是要避免发生磨削烧伤。在现有机床条件下，只要ＣＢＮ砂轮修整得当，砂轮表面具有合适的磨粒凸出高度和容屑空间，可以得到较高的磨削比．     

树脂结合剂CBN砂轮表面状态对磨削比的影响

针对树脂结合剂ＣＢＮ砂轮表面状态的评价参数，试验研究了ＣＢＮ砂轮表面磨粒凸出高度和容屑比对磨削比的影响。研究结果表明，使用树脂结合剂ＣＢＮ砂轮磨削时获得高磨削比的前提条件这一就是要避免发生磨削烧伤。在现有机床条件下，只要ＣＢＮ砂轮修整得当，砂轮表面具有合适的磨粒凸出高度和容屑空间，可以得到较高的磨削比。     

陶瓷磨削中金刚石砂轮磨损形式及其生成原因

设计并进行了模拟金属结合剂金刚石砂轮磨削陶瓷的试验．在扫描电镜下，对金刚石砂轮块磨损形貌进行直接观察研究，揭示砂轮磨损形式．利用摩擦学系统分析方法，对磨削系统中的关键要素，如金刚石砂轮、陶瓷工件、空气介质及冷却液等对金刚石砂轮磨损的影响进行了探讨，研究了金刚石砂轮磨损的生成原因     

Material Removal Behavior and Surface Integrity in Grinding of Ultrafine-Grained WC-Co Materials

Due to the excellent combination of wear resistance and fracture toughness,the ultrafine-grained WC-Co composites can significantly improve the durability and reliability of industrial tools.However,the grinding of ultrafine-grained WC-Co remains a challenge.In order to provide an experimental basis for improving grinding quality of ultrafine-grained WC-Co,a series of surface grinding experiments on ultrafine-grained WC-Co hardmetals were conducted by diamond wheel under various grinding conditions,and the material removal behavior and surface integrity in grinding of ultrafine-grained WC-Co materials were characterized by means of scanning electron microscopy(SEM),X-ray microstress analyzer and surface roughness analyzer in this paper.The results indicate that the material removal behavior in grinding of ultrafine-grained WC-Co materials is determined not only by the abrasive grain size on the wheel,but also by the depth of cut.The roughness values of ground surface increase with increasing grit size of diamond wheel,and increase initially,then decrease with increase in depth of cut.Grinding causes the residual compressive stress in the surface layer of ground cemented carbides under various grinding conditions;the magnitude of residual surface stress increases with increasing grit size of diamond wheel,and isn’t changed obviously along with the change of depth of cut.     

基于声发射监测的砂轮磨损实验

难加工材料的高硬度和高耐磨性使得磨削加工过程中砂轮的损耗变快,目前主要依靠经验判断砂轮的修整和更换周期,很有可能导致修整不及时的情况发生.本文用声发射信号和磨削力信号共同精确监测砂轮磨损状态,通过分析不同磨损状态的砂轮磨削时对应的声发射信号的特征参数以及磨削力和磨削力比的变化情况,综合判断了实验过程中砂轮的磨损状态.结果表明:声发射信号特征参数都与砂轮磨损状态有一定相关性,且磨削力比与砂轮磨损程度的相关性最大,证明了声发射监测技术在砂轮修整中的有效性,为实际生产加工提供了理论指导.     

大平面砂轮磨齿特点与磨损规律

为提高超精密齿轮的齿廓精度,首先分析了大平面砂轮的磨齿特点,推导出了砂轮磨齿线速度与齿轮进给速度的表达式,为大平面砂轮磨齿系统的动态性能研究提供了理论基础.然后研究了大平面砂轮的磨损规律,得出在均匀磨齿过程中砂轮的磨损程度是不均匀的,提出选择品质合适的砂轮、微量磨削、勤修精修砂轮及在半塞实状态下停车等措施以减小被磨齿轮的齿廓偏差.最后通过超精密磨削实验,研制出了1级齿廓精度的超精密齿轮.     

界面结合强度对Al_2O_3/钢基复合材料高温抗磨性的影响

通过对Ａｌ２ Ｏ３／ 耐热钢基复合材料界面结合强度的测试,分析了不同涂层对界面结合力的影响,对不同颗粒涂层的复合材料进行了９００ ℃下的高温磨料磨损试验,并分析了界面结合力对复合材料高温抗磨性的影响．结果表明：颗粒的不同涂层对复合材料界面结合强度的影响较大;颗粒经Ｎｉ 涂层处理后与基体的界面结合力增强,作为抗磨硬质相表现出良好的高温抗磨性能;颗粒有ＴｉＮ 涂层的复合材料由于界面结合强度较低,因而高温抗磨性较差．     

金刚石砂轮表面二维形貌全场测量和分析

为了实现金刚石砂轮表面二维形貌的全场测量,有效评价砂轮形貌对磨削力、磨削深度、功率消耗、磨削温度、加工精度的影响,提出基于机器视觉的测量方法;结合CCD感光元件和自动砂轮驱动回转技术实现砂轮形貌的非接触全场测量.根据测量对象尺寸和测量特征量优化选取单次采样面积,通过不重叠拼接实现全场成像;对图像进行处理,提取特征磨粒,分析金刚石砂轮表面形貌的二维关键指标.采用搭建的系统对钎焊金刚石砂轮进行测量实验研究,提取磨粒总数为1 518颗,磨粒分布密度为0.5 颗·mm^-2,磨粒平均面积为0.404 mm²,磨粒平均粒径为0.359 mm.实验结果表明:文中方法可实现对钎焊金刚石砂轮表面形貌的非接触全场测量,并提供砂轮表面磨粒数、粒径及位置等关键参数.     

工程陶瓷高速深磨中声发射的实验研究

建立了工程陶瓷高速深磨中声发射的实验系统,自主开发了其中的声发射信号虚拟仪器采集系统.对部分稳定氧化锆(PSZ)和氧化铝进行了高速深磨声发射的实验研究,分析了磨削参数和工程陶瓷材料对声发射信号的影响.研究了砂轮修整前后声发射信号的变化.结果表明,即使在砂轮超高速和大切深下,声发射增加仍较小.选择砂轮超高速、大切深和小的工作台速度对高效低成本磨削工程陶瓷是有利的.运用声发射还可对砂轮磨损状态进行在线监测.     

细粒度金刚石砂轮表面磨粒识别研究

准确地评价砂轮表面形貌对磨削机理研究、磨削过程优化、磨削过程的建模与仿真等具有重要意义,而准确的磨粒识别是砂轮形貌测量和评价的关键. 对超精密磨削所用细粒度金刚石砂轮磨粒粒径的分布特点和砂轮表面上磨粒的轮廓波长进行了分析. 从采样间隔和取样面积的角度对金刚石砂轮表面三维形貌测量仪器的选择进行了探讨. 应用数字滤波消除砂轮表面三维数字信息中的高频分量,然后提取金刚石磨粒的几何特征,提出了依据磨粒轮廓频率特征、磨粒间距和磨粒曲率半径识别金刚石磨粒的方法. 采用基于扫描白光干涉原理的三维表面轮廓仪?3000金刚石砂轮表面形貌进行了测量,对砂轮表面中包含的金刚石磨粒进行了识别,实验结果证明所提出的磨粒识别方法合理有效.