工程陶瓷研磨工艺研究

通过对工程陶瓷工件的离散磨料研磨和固结磨料研磨试验,分析了研磨方式、磨料粒度、浓度及结合剂种类、研磨压力、研磨速度、研磨时间等工艺参数对成品的形状精度、表面粗糙度、研磨效率的影响,分析其研磨机理,提出了研磨工程陶瓷的合理方法。     

固结磨料确定性研磨表面生成建模与实验分析

基于CCOS技术原理,提出高效、高可控性的固结磨料确定性研磨工艺.通过线研磨实验发现采用中心供给研磨液方式相比于传统四周供液方式有利于提高加工效率及表面质量.分析了工艺参数对加工后表面硬度的影响,通过扫描电镜观察研磨后的表面形貌,分析固结磨料研磨的材料去除机制.通过不同参数线研磨实验验证了材料去除率与工具转速、载荷、时间呈线性关系,表明固结磨料研磨工艺的材料去除过程符合CCOS的卷积迭代原理.基于晶胞理论和磨粒粒径均匀的假设,建立了固结磨料研磨垫表面形貌的仿真模型.同时,模型考虑了磨粒浓度、磨粒粒度、研磨垫形状参数的影响.在固结磨料研磨垫形貌仿真数据的基础上,基于硬脆材料去除机理以及研磨垫与工件微观接触模型,考虑工件表面的力学性能,建立了一定参数条件下研磨垫与工件的接触间隙计算模型,进而建立了单点研磨去除斑模型.通过定点研磨实验验证了不同压力、转速、时长条件下单点研磨去除斑模型的准确性.将连续的研磨轨迹进行离散,考虑研磨垫形状、磨粒的尺寸和浓度、研磨工具的转速和承受的载荷、轨迹参数建立了总去除量与单点研磨去除量的卷积运算关系,提出固结磨料确定性研磨表面生成模型.开展不同参数下面研磨实验与表面仿真.结果表明,固结磨料确定性研磨表面生成模型能很好地预测不同参数下研磨去除的深度和研磨表面的残留误差,提高固结磨料研磨工艺的可控性.     

行星研磨过程中磨削生热机制的研究

文章根据行星式离心研磨过程中磨料与工件间的运动规律,以单个磨粒为研究对象,在旋转动坐标系下,建立了磨料磨削工件的力学模型,并推导出了切削力的表达式.根据切削力与产生热量之间的关系,预测了磨料与工件交界面上产生的热流量.并通过改变一系列参数,研究了公转转速、传动比及磨粒粒径对加工过程的影响,为离心研磨过程中温度场的研究提供了理论依据.     

磁性液体研磨加工小型零件

介绍了几种磁性液体研磨的装置及工作原理,指出磁性液体的研磨是利用磁性液体的流动性和磁性来保持磨料与工件之间产生相对运动,从而达到研磨光整工件的精加工方法.     

非磁性金属材料的研磨特性和加工机理

由不锈钢、铜及铝平板的研磨实验中可以看到：混入的铁粒子的粒径及其混合比例对加工效率影响很大；工件与磨料间的硬度差也影响着铁粒子与磁性磨料的最佳混合比例；在研磨加工中，研磨压力存在最佳值。     

自蔓延高温合成新型碳化钛磨料

采用自蔓延高温合成技术制备碳化钛磨料.考察了合成过程中钛粉粒度、C与Ti摩尔比率、稀释剂添加量、初始样品密度对燃烧温度、燃烧速率及产物化学组成的影响,测试和比较了碳化钛和其他磨料的研磨性能,并通过SEM分析了碳化钛、金刚石颗粒及相应被磨工件的表面形貌.结果表明:碳化钛的研磨能力可与人造金刚石相媲美,大大超过氧化铝、碳化硼和碳化硅.而碳化钛的高研磨能力是由颗粒的强切削力所致,人造金刚石则由颗粒的高硬度所致.     

数控磁性研磨机床的研制

本文概述了磁性研磨加工技术,主要介绍一种数控磁性研磨机床装置,着重介绍其原理、结构、组成。该机床通过数控编程控制工具磁极与工件的相对运动并使其保持一定间隙,工具磁极高速旋转,利用吸在工具磁极上的磁性磨料对工件表面进行光整加工。     

磁性研磨的加工特性

磁性研磨是一种利用磁场中的磁性磨料对具有相对运动的工件表面进行光整加工的新技术，具有表面质量好、适应性能广泛的优点。     

固结磨料研磨蓝宝石的表面粗糙度模型

表面粗糙度是衡量工件加工质量的重要判定指标。通过分析磨粒的形貌特征,对固结垫表面的有效磨粒进行识别,建立固结磨料研磨蓝宝石的表面粗糙度模型。开展了不同粒径和不同压力条件下的固结磨料研磨蓝宝石的实验研究,对比分析了不同粗糙度模型下实验和模拟结果。结果表明:采用图像识别方法能够精确测算固结磨料垫表面的有效磨粒数,采用图像识别技术测算的表面粗糙度数值与实验结果更为接近,利用该模型能够有效预测固结磨料研磨蓝宝石的表面粗糙度,对于设计工艺路线及优化工艺参数具有重要意义。     

乙二醇对固结磨料研磨蓝宝石晶圆的影响

研磨液中的化学添加剂对于蓝宝石晶圆的高效超光滑表面加工至关重要.文中开展了固结磨料研磨蓝宝石晶圆的实验研究,探索了不同乙二醇含量的研磨液对材料去除速率和表面形貌的影响规律,采用微/纳米压痕技术和光电子能谱剖析了工件表层的物理化学性能.结果表明:当研磨液中含有5%的乙二醇时,工件表面变质层深度约为3.90 nm,远优于去离子水研磨液的工件变质层深度(1.04 nm);乙二醇含量的提高促进了表面变质层的生成,有利于蓝宝石工件研磨效率的提高和表面质量的改善.     

磁力研磨机理研究

磁力研磨是1种利用磁性磨料和磁场作用进行研磨加工的工艺方法.阐述了磁力研磨的特点,分析了研磨过程中材料的去除机理,研究了磁性磨料、磨粒的受力状况和磁力研磨的磨削原理.     

磁性磨料磨粒的磨削机理研究

根据精密切削理论和摩擦学理论 ,研究了用于磁力研磨加工的磁性磨料磨粒的磨削机理 ,阐述了磁力研磨的加工特点 ,概述了磁性磨料制备技术需要解决的问题。为更好地研制开发高效优质的磁性磨料提供理论依据。     

TC4钛合金孔的磁粒研磨试验

采用内置磁极吸附磁性磨粒的方法,研究了工艺参数对高效去除TC4钛合金孔毛刺和切痕,降低表面粗糙度R_a,以及改善微观表面形貌的影响.首先,开展磁极与孔同轴研磨正交试验,通过极差和方差分析,获得磁极转速、磨料直径和磨料填充量对孔表面粗糙度R_a和微观形貌的影响程度,确定了较优的工艺参数组合;其次,开展磁极与孔偏心研磨试验,进行了三维力检测和数据分析.结果表明:对于10mm的TC4钛合金孔,使用6mm的径向磁极,偏心距1mm研磨30min后,孔的毛刺和切痕得以去除,表面形貌均匀平整,与同轴方案比较,表面粗糙度R_a下降13.7%,研磨效率提升25.0%.     

混合轴承陶瓷球的锥形研磨加工工艺

采用锥形研磨法加工热等静压氮化硅(HIPSN)陶瓷球,分析了研磨压力、研磨转速以及研磨剂添加周期等研磨工艺参数与研磨效率的关系,研究如何提高金刚石研磨剂的利用率,降低研磨加工成本·研究表明,为了提高研磨效率、降低研磨成本,合理、稳定的研磨工艺应确定为:单球研磨压力6～8N;研磨转速450～800r/min;研磨剂的一次添加时间是60min左右·按照总结出的研磨工艺进行HIPSN陶瓷球的研磨加工,成品陶瓷球的表面粗糙度在0 01～0 02μm,球形误差在0 09～0 18μm范围内,完全满足使用要求·     

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.     

磁弹磨粒双磁盘磁力钝化仿真与实验研究

磁弹磨粒具有磁性、低弹性模量以及优良的研磨性能，能够提高加工效率和加工质量。首先，基于磁场基本理论和磁弹磨粒特性，分析了磁弹磨粒双磁盘磁力刀具钝化机制；然后，基于磁场中磁弹磨粒的磁场力对离散元软件EDEM进行二次开发，建立了磁弹磨粒双磁盘磁力刀具钝化过程仿真模型，研究了磨粒粒度、磁化率和磁盘间距对刃口碰撞次数和磨粒旋转速度的影响规律；最后，采用Matlab软件对刀具刃口轮廓进行重建，提出了基于钝化面积的改进形状因子表征方法，通过正交实验研究了磨粒粒度、磁化率和磁盘间距对刃口钝化量的影响规律，并验证了所提改进形状因子表征方法的可行性。结果表明：随着磁弹磨粒粒度的增大、磁化率的增加和磁盘间距的减小，刃口碰撞次数和磨粒旋转速度增大；钝化参数对刃口钝化量的影响程度大小依次为磨粒粒度、磁盘间距、磁化率，最优钝化参数组合为磨粒粒度40目、磁化率0.1、磁盘间距15 mm；仿真与实验钝化面积的最大相对误差为16.33%，最小相对误差为0.42%，仿真能够较好地预测刃口钝化形貌，且改进的刃口形状因子能够较好地表征刀具刃口钝化形貌。     

多丸片固着磨料研磨高精密光学元件的参数优化

为了增强固结磨料研磨去除的可控性和确定性,提高光学元件的研磨加工精度和效率,以高精度光学元件为研究对象,分析了行星转动加工方式的多丸片固结磨料研磨的去除特性及参数优化。首先基于Preston方程分析了在研磨接触区域的相对速度、接触时间,并在利用ANSYS求得应力分布规律的基础上建立了多丸片固结磨料研磨的材料去除函数模型;引入趋近因子概念,通过对比去除函数归一化图形,对6种抛光盘模型的运动偏心比和速度比参数进行了优化,获得了多丸片固结磨料抛光盘的最大去除深度和去除量。     

砂轮动态磨粒的概率统计数学模型

为了揭示磨粒与工件的微观作用机理,预测磨削弧区的动态磨粒数目,采用概率统计的方法对磨削弧区的动态磨粒进行研究,建立了动态磨粒的切入深度、接触磨粒和切削磨粒的概率统计数学模型.分析磨削加工参数对接触磨粒概率和切削磨粒概率的影响,分析表明接触磨粒和切削磨粒的概率随着磨削深度和进给速度的增大而增大,随着砂轮线速度的增大而减小.动态磨粒的概率统计数学模型为深入分析磨削力、磨削热、热量分配比和温度场的数值计算与仿真奠定基础.     

花岗岩磨削磨粒破碎性能研究

花岗岩是一种含硅酸量较多的酸性深层岩。目前国内的石材加工由于磨削工艺不尽合理,磨削质量不符要求,因而需依靠进口磨具。本实验通过不同磨料对不同花岗岩进行单颗粒磨削,探索其规律,为合理选择和使用磨具提供理论依据。     

牙科氧化锆陶瓷微尺度磨削力研究

基于带有圆弧刃角的圆锥状磨粒形状和突出高度服从瑞利分布的假设，建立单颗磨粒未变形切削厚度数学模型.根据微磨削力的三种不同来源，以单颗磨粒为研究对象，建立磨削过程中单颗磨粒的切削变形力、耕犁力和摩擦力理论模型.结合单位面积内的磨粒数目，建立微磨削力的理论模型.切向磨削力和法向磨削力预测模型的验证结果表明:切向磨削力理论值与实验值平均误差为7.32%，最大误差小于10%；法向磨削力的平均误差为8.18%，最大误差小于20%.