端面磨削加工工件表面材料的去除机理

就端面磨削加工中材料去除不均匀、平面度不达标现象，提出了一种多磨粒材料去除率的计算方法.首先，在考虑磨粒尺寸、位置的前提下，建立了端面磨削砂轮表面磨粒分布的数学模型.其次，推导了多磨粒在工件表面的动力学轨迹方程，并在此基础上建立了工件表面材料的去除率模型.最后，通过实验验证了所提方法的合理性.结果表明，端面磨削工件表面去除效果呈现一定的不均匀性，往往中心位置区域去除率较低，形成了“中凸”现象，且工件表面轮廓的高度差随着转速比的增加而增大，可在加工过程中适当降低转速比，以提高工件表面轮廓的一致性.     

端面磨削动态热力耦合效应及对表面去除过程影响

针对端面磨削加工接触表面热力学分布特征提出一种基于动态热力耦合效应的理论建模方法.首先,建立多颗磨粒运动轨迹数学模型;其次,基于磨粒运动轨迹与磨粒高度的动态分布特征对加工工件磨削力进行解析求解;根据求得的磨削力,运用有限差分法(FDM)对端面磨削工件表面动态热力耦合过程进行分析;最后,分别采用有限元法(FEM)和端面磨削实验验证理论分析的合理性.结果表明:动态热力耦合的均一化程度会引起加工工件表面轮廓高度的差异性,减小砂轮转速可改善加工工件表面轮廓.     

Al2O3陶瓷的激光辅助磨削机理

针对氧化铝陶瓷难加工、加工表面质量差等问题,进行了激光辅助热磨削加工的研究.根据氧化铝陶瓷的热物理性能参数,分析了激光辅助磨削热加工机理,搭建激光辅助磨削加工实验系统,进行激光辅助磨削与常规磨削加工实验.采用扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦分析加工后的工件表面.结果表明:采用激光辅助磨削加工氧化铝陶瓷可改变材料的去除方式,使陶瓷的脆性去除变为塑性去除;与常规磨削加工相比,加工表面形貌脆性断裂减少,表面粗糙度值更低,表面质量更好,砂轮使用寿命延长.     

HIPSN陶瓷干/湿磨情况下表面磨削质量研究

目的探索在干/湿磨情况下,金刚石砂轮磨削HIPSN陶瓷时各磨削参数对表面磨削质量的影响规律,以及有无磨削液对HIPSN陶瓷材料去除方式的影响.方法设计三因素四水平正交实验,在干/湿磨情况下分析砂轮线速度、磨削深度及工件进给速度等磨削参数对表面磨削质量及表面形貌的影响规律.结果表面粗糙度值随着砂轮线速度的提高而降低,随着磨削深度的增大而减小,提高工件进给速度,表面粗糙度先减小后增大;干磨时的表面粗糙度值低于湿磨时的表面粗糙度值;干磨时塑性去除的比例高于湿磨时塑性去除的比例.结论磨削质量与磨削温度密切相关,提高砂轮线速度、增大磨削深度以及适当的工件进给速度,有助于增加塑性去除,改善磨削质量;干磨时的磨削温度高,塑性去除比例大,磨削质量高,稳定性好.小去除量磨削HIPSN陶瓷时,干磨时的表面磨削质量优于湿磨时的表面磨削质量.     

新型点磨削砂轮磨削表面/亚表面质量研究

区别于传统外圆磨削,点磨削加工砂轮轴线与工件轴线不平行,而是存在倾斜角α.设计了一种带有粗磨区倾角θ的新型点磨削砂轮,这种砂轮具有磨除率大、磨削表面粗糙度小等优点.由于α和θ的存在,改变了砂轮-工件接触区的几何关系,磨削表面/亚表面质量也随之发生变化.采用制备的新型砂轮,磨削材料为QT700的工件,检测工件表面/亚表面的金相组织、加工硬化和残余应力.分析α,θ以及磨削参数对表面/亚表面质量的影响规律,给出获得最优表面/亚表面质量的工艺参数,可知新型点磨削砂轮能够提高工件表面/亚表面质量.     

工件端面砂带振动磨削的实验研究

为了解决在实际生产中高温合金钢工件在用砂轮磨削时,不能达到较低的表面粗糙度值,从而不能满足工艺要求的问题.应用砂带磨削技术,采用在CA6140车床上安装精密带式振动研抛头架磨削工件端面的方法,从工件转速,砂带粒度,横向进给量和加工时间对工件表面粗糙度的影响方面进行了实验研究,结果表面粗糙度值可以达到要求,从而得出了在保证加工效率的前提下,用砂带磨削使高温合金钢工件表面粗糙度达到工艺要求的方法.     

超音速火焰喷涂WC-Co涂层超高速磨削试验研究

为了解决超音速火焰喷涂WC涂层硬度高难以加工的问题,进行了超音速火焰喷涂WC涂层的超高速磨削试验,测量了不同磨削条件下的磨削力、表面粗糙度,观察了不同磨削条件下工件的表面微观形貌.结果表明,随着砂轮线速度的大幅度提高,即在高速超高速磨削条件下,涂层的磨削力、表面粗糙度都能得到明显的降低;同时涂层材料的去除方式更多的以塑性去除为主.总之在超高速磨削条件下,涂层工件的表面质量和磨削加工效率和砂轮的使用寿命都有明显提高。     

超精密非球面磨削加工微振动试验系统研究

分析超精密磨削加工中砂轮微小振动对工件表面质量的影响,建立磨削中振动引起工件表面轮廓误差的数学模型,设计相应的超精密磨削加工微振动试验系统,用以模拟磨削过程中砂轮径向、横向的微小振动和摆动.结果表明:合理选择砂轮振动频率或工件主轴转速能有效提高工件表面精度,降低表面波纹度.     

刀剪空间端面磨削的运动控制方法

为实现复杂、异形刀剪的端面磨削,提出了一种空间端面磨削多轴联动控制方法.根据端面磨削的工艺特点与卧式端面磨床的结构特点,建立了砂轮径向进给量、轴向进给量、旋转角度等加工参数与工件顶面磨削量、底面磨削量、磨削宽度等工艺参数间的函数关系,并结合端面的投影规律实现了一个旋转轴与两个平动轴的三轴联动控制.基于所提控制方法开发了数控系统,该系统支持二维图形与参数混合编程.利用该系统开发了数控端面磨床样机,并进行了磨削实验.结果表明,该磨床能够磨削多种刀剪产品,加工效率与质量优于液压式端面磨床.     

40Cr超高速磨削工艺实验研究

采用CBN砂轮,在砂轮线速度为90~210 m/s的磨削条件下,对40Cr进行了超高速磨削工艺实验.分析了在超高速磨削过程中砂轮周围气障对磨削过程的影响,讨论了砂轮线速度、切削深度、工件速度等工艺参数对磨削力、工件表面粗糙度、比磨削能的影响.实验表明,在高速超高速磨削过程中,砂轮速度提高使得磨削力大大减小,工件表面粗糙度值下降,工件表面质量得到提高;加大切削深度而工件表面粗糙度值增加不大,大大提高了磨削效率,同时也保证了工件表面质量.     

基于预应力加载的淬硬表面强化层厚度预测

为评估预应力磨削加工中,预应力参量对工件表面磨削强化层厚度的影响,对未调质45钢试件施加0~100 MPa不同预应力并进行表面磨削淬硬.在有限元软件ANSYS中用热-力顺序加载的办法模拟磨削加工淬硬过程,分析热相变和加工硬化对加工硬化层厚度的影响,探讨距切入点不同位置的加工硬化层厚度分布.硬化层厚度仿真结果与试验数据相符,误差小于6%.同时,加载预应力导致磨削表面强化层厚度出现小幅减薄(10%)的结果,证实加载预应力加剧材料组织重分布,抑制了淬火碳化物的弥散,但可能并非是利于硬化层厚度增加的因素.     

机器人曲面磨削轨迹的曲率自适应规划算法研究

机器人在曲面类零件加工中应用日趋广泛,针对自由曲面轨迹规划困难、工件表面粗糙度均匀性难以控制等问题,提出一种能适应曲面曲率变化的机器人曲面磨削轨迹规划方法.基于赫兹理论分析机器人磨具与工件表面的接触应力变化,通过求解材料去除模型计算出曲率影响下的相邻磨削轨迹行距,得到了曲率自适应的磨削轨迹;然后通过恒等弦高误差算法求解...     

强制对流烘箱内温度场均匀性研究

强制对流烘箱进、回风口的布置是影响箱内的温度场均匀性的关键因素,为了研究开发出更高性能的烘箱,通过数值模拟和实验测试的方法,研究了5种不同进、回风口形式的箱体构造设计方案(双边送风后置回风、双边送风置顶回风、单边送风对向回风、单边送风置顶回风、背部送风双边回风)下箱内的温度场流场,通过分析监测点温度、检测面平均温度,并计算能量利用系数和不均匀系数,结果表明单边送风对向回风是最优方案。优化后烘箱与原方案相比能量利用系数提高17.5%,温度、速度不均匀系数风别降低了26.5%、48.6%。实验测量得整体最大温差为2.5 K。整体最大温差降低了59.7%,温度场流场均匀度提高。     

预加热磨削强化均匀性实验研究

针对磨削强化过程中磨削强化层沿工件磨削方向分布不均匀以及磨削后工件表面产生变形的情况,提出了一种基于温度补偿的磨削强化层均匀性改善方法.通过铜电极对工件导电加热,并在工件切入端安装304不锈钢垫片,通电后形成串联的闭合回路.利用304不锈钢的电阻率大,导热系数小的特性,在预加热条件下工件切入端形成局部高温,达到对工件切入端进行温度补偿的目的,从而提高切入端的磨削强化层深度,进而提高工件磨削强化层深度分布的均匀性.实验中研究了预加热温度和304不锈钢厚度对磨削强化层分布和工件变形情况的影响规律.实验研究结果表明:磨削力和工件磨削强化层深度随着预加热温度升高而增加;随着工件磨削切入端所加不锈钢垫片厚度的增加,磨削后工件变形减少,同时沿工件磨削方向磨削强化层深度分布的均匀性相应提高.     

磨削液参数对磨削强化表面微结构损伤的影响

针对磨削强化过程中磨削液对磨削力和磨削温度场的影响,建立非调质45钢的磨削强化过程的仿真模型,分析不同磨削液参数对工件表面温度场及加工后残余应力的影响.最后,选择不同磨削液参数对45钢工件进行平面磨削强化试验,研究加工后工件表面硬度值及其表面完整性参数.试验结果表明,工件表面微结构损伤与磨削深度有密切的联系,在磨削过程中加入一定量的磨削液能有效降低表面微结构损伤,但削弱了在工件表面上由磨削热产生的强化能力.     

涂层微磨具的制备及磨削表面质量实验研究

采用真空射频溅射的方法制备涂层微磨具，探讨了微磨具表面涂层制备机理，针对黄铜材料进行涂层微磨具的磨削表面质量实验研究，分析不同加工工艺参数和因素对涂层微磨具磨削表面性能的影响规律.实验结果表明，随着不同涂层微磨具磨削速度的增大，磨削深度和进给速度的减小，黄铜表面粗糙度呈现减小的趋势，表面形貌更加光滑，表面质量更好;在相同的磨削工艺参数下，与未涂层微磨具相比，涂层微磨具的磨削力值更低;相同粒度的涂层微磨具和未涂层微磨具比较，涂层微磨具表面粘结磨屑现象得到改善，在一定程度上增加了涂层微磨具的使用寿命.     

塑性材料微磨削表面质量影响因素试验研究

针对TC4钛合金和H62黄铜两种典型塑性材料进行了微尺度磨削试验研究,利用超景深显微镜与三维轮廓仪对微磨削加工表面的微观形貌进行了分析,从理论上介绍了微磨削表面形成机理以及最小切屑厚度效应.根据微磨削加工的特点,选用不同的加工参数进行单因素试验和正交试验,主要探讨了微尺度磨削速度、磨削深度及进给速度对塑性材料微磨削表面质量的影响;对比分析不同磨棒头直径、不同粒度的微磨棒以及不同磨削方式对试件加工表面质量的影响.研究表明,微磨削中工件表面粗糙度随磨削深度的增加有先减小后增大的趋势,侧磨的加工质量比槽磨的质量好.     

液压张力温轧实验轧机薄带在线加热温度控制

采用电阻加热的方法对试样施加低电压大电流实现在线加热.为保证薄板加热过程中的测温精度和温度均匀性,设计了接触式测温仪和双回路加热装置.温度控制器采用前馈控制器和反馈控制器相结合的方式,以薄板电阻加热时的热平衡方程为基础进行前馈控制器设计,反馈控制采用PID控制器,将前馈和反馈控制量叠加后作为温度控制器的总设定值.该技术能够满足试样加热速率和温度控制精度的要求,通过在轧制过程中持续补温,提高试样的温度均匀性.