快速点磨削磨削液射流特性及喷嘴极限位置研究

快速点磨削是一种新型高速/超高速磨削加工技术,由于砂轮极高的线速度会在砂轮周围产生高速旋转的空气带,对磨削液注入磨削区产生阻碍作用,降低磨削液进入磨削区的比率,因而会对磨削过程和加工的绿色度产生影响.在对磨削液喷射过程的射流结构与特性分析的基础上,对圆形紊动射流速度分布场进行了解析与仿真.根据等压力原理,建立了磨削液能够冲破高速空气带而进入磨削区所必需的喷嘴出口速度模型.通过射流核心区速度的分析,建立了磨削液喷嘴极限位置的工程计算公式,并给出了快速点磨削实验机床磨削液供给参数的设计实例.     

不锈钢材料预应力磨削表面耐蚀性能数值模拟

为探究预应力磨削后表面腐蚀演变机理及磨削参数对不锈钢耐蚀性的影响,以304不锈钢为研究对象,建立了考虑预应力磨削表面形貌特征的不锈钢耐蚀性能数值模型.首先,推导了粗糙表面腐蚀场演变的相场方程.其次,建立了预应力磨削后工件表面形貌模型.最后,搭建了具有非高斯分布磨粒特征的自相关砂轮表面地貌模型,应用所建模型探究了不锈钢材料预应力磨削表面的耐蚀性能.与已有研究结果相对比,所得结论符合一般性规律,验证了所提方法的合理性.结果表明,预应力磨削表面在腐蚀环境中具有“抛光效应”,随着腐蚀时间延长,表面耐蚀性增强;在使用冷却液的工况下,适当增大预应力和砂轮线速度、减小进给速度有利于改善磨削后不锈钢材料加工表面的耐蚀性能;当预应力给定时,仍可通过优化砂轮线速度和进给速度的办法来进一步改善不锈钢工件的耐蚀性能.     

缓进给强力磨削深沟槽表面二维残余应力的试验研究

应用电阻应变计法研究了缓进给强力磨削产生的深沟槽侧面的表面残余应力,结果表明,磨削加工后的表面残余应力随加工条件变化而变化的,最大的残余压应力出现在最表面上,该最大表面应力随砂轮转速或工件进给速度增加而减小,随磨削深度或磨削宽度减小而增大,工艺参数增大时残余应力层的厚度增加,在缓进给磨削加工中采用低砂轮转速,低工件进给速度、小磨削深度或小磨削宽度是有利的。最后,必须用一个特殊的喷嘴采用增大压力的冷却液清洗砂轮端面。     

磨削区气流运动特性仿真与实验研究

在对磨削区气流运动特性研究的基础上,应用FLUENT仿真软件建立磨削区有限元模型,仿真计算不同工作条件下磨削区气流的压力及速度分布特性.结合磨削加工实验,研究磨削区气流运动对工件表面完整性的影响并对仿真结果进行验证.研究结果表明,磨削区气流运动会阻碍磨削液有效进入磨削区.当磨削液喷入方位接近砂轮与气流运动的速度同向区时,可提高工件表面质量,磨削液的利用效果好,磨削过程绿色度得到提高.     

45#钢CBN砂轮高速磨削(120m/s)工艺研究

在高速磨削工艺实验基础上,分析了砂轮线速度、切削深度、工件速度等工艺参数对磨削力、工件表面粗糙度、比金属切除率的影响.揭示了在高速磨削中,磨削力随砂轮线速度提高而减小,随切削深度、工件速度加大而加大,以及表面粗糙度随砂轮线速度提高而下降,随切削深度加大而增加的变化规律.这些规律为45#钢的高速磨削提供了一系列实用的工艺参数.     

冷硬铸铁轧辊的高速磨削

本文对NiCrMo冷硬铸铁轧辊的磨削进行了试验研究。采用高速磨削技术可有效地提高轧辊磨削效率,降低砂轮磨损。借助于显微镜,对不同磨削速度下砂轮磨削表面状态进行了分析,研究了砂轮磨削表面的堵塞类型,说明了高速磨削轧辊的可行性。通过材料性能对比试验,分析了轧辊磨削的本质特征。本文的试验研究将有助于提高现场轧辊磨削效率及新型轧辊磨床的设计。     

纳米流体两相流磨削区压力场建模与实验

主要对纳米粒子射流微量润滑磨削砂轮与工件界面压力场进行理论建模与数值仿真。建立了纳米粒子射流微量润滑磨削区两相流压力场的数学模型,并进行了仿真。结果表明：磨削区动压力随着砂轮转速的增加,射流速度的增大而增大;随着最小间隙的增大急剧减小;3种喷嘴角度下,当喷嘴位置角度为15°时,磨削区沿砂轮进给方向的压力大于其他2种位置。在KP-36精密磨床以及纳米粒子射流供给装置构建的实验平台上,利用CY3018型压力传感器测试压力场变化规律,研究了砂轮转速、最小间隙、射流速度以及喷嘴角度对磨削区压力场的影响,实验测得的数据与仿真数据基本吻合,验证了理论研究的正确性。     

超高速磨削的热传递机制探讨

根据对传热过程的分析,提出了超高速条件下高效深磨的理论热模型·基于该模型,将磨削区表面最高温度与砂轮复合体表面最高温度相联系,得出了工件表面最高温度及传入工件热比率与磨削速度的关系·指出超高速磨削中表面温度的临界速度效应主要是由于传入工件热比率随磨削速度的提高而不断降低造成的·     

超高速磨削技术的发展及其主要相关技术

阐述了超高速磨削的机理与特点，介绍了其技术现状及发展趋势，分析了超高速磨削机理与工艺、超高速磨削用主轴单元制造技术、超高速磨削砂轮、磨削液及供液系统等主要相关技术。     

单向碳纤维增强陶瓷基复合材料磨削表面质量研究

为考察单向碳纤维增强陶瓷基复合材料(C_f/SiC)的磨削表面质量,使用树脂结合剂金刚石砂轮完成正交试验研究.通过极差分析获得砂轮线速度v_s、磨削深度a_p和进给速度v_w对表面质量影响的主次顺序.正交试验结果表明:磨削深度对磨削表面粗糙度影响最大;随着磨削深度a_p的增大,表面粗糙度显著增大;随着砂轮线速度v_s的增大,表面粗糙度不断减小;随着进给速度v_w的增大,表面粗糙度增大.最终根据试验结果及表面微观形貌对单向碳纤维增强陶瓷基复合材料的磨削机理进行深入的分析,对单向C_f/SiC磨削加工理论的机理揭示具有指导意义.     

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。     

新型点磨削砂轮磨削温度仿真实验

点磨削倾斜角α和新型砂轮粗磨区倾角θ的存在使得砂轮与工件接触区域发生变化,由线接触变为理论上的点接触,磨削区温度也随之发生变化.本文采用有限元法仿真点磨削温度,采用热电偶法测量磨削区温度,设计了五因素四水平L₁₆(4⁵)正交试验;通过极差分析,得出影响点磨削温度的主次因素为:粗磨区倾角θ>磨削深度a_○p>倾斜角α>进给速度v_○f>砂轮速度v_○s,降低磨削区温度的最优参数组合为:θ(20°),a_○p(0.01mm),α(1°),v_○f(0.6mm/min),v_○s(35m/s).最后采用单因素实验,验证仿真的正确性并且深入分析了各参数对点磨削温度的影响规律及原因.     

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.     

CBN砂轮加工高速钢刀具磨削性能实验研究

随着超硬含铝高速钢及其他难加工材料在工具行业的不断应用,对刀具的磨削加工提出了更高的要求.CBN砂轮具有热稳定性好,化学惰性强,耐磨性好,磨削效率高,加工表面质量高,无烧伤和裂纹等特点,因此,运用CBN砂轮进行超硬含铝高速钢磨削加工将获得极优的表面质量和加工效率.     

砂轮约束磨粒喷射精密光整加工表面形貌的创成机理

针对磨削加工存在表面缺陷层,重要零件需要在磨削后进行以去除表面缺陷层、降低粗糙度和波纹度等光整加工的实际,提出了砂轮约束磨粒喷射光整加工新工艺,将磨削与磨粒喷射精密光整加工一体化·阐述了表面光整加工的主要方法,研究了砂轮约束磨粒喷射精密光整加工材料去除机理和微观表面形貌的创成机理,在楔形区游离磨粒获得能量对工件进行抛磨、滑擦、微耕犁和微切削是材料去除机理的核心因素,磨料流体侧向挤出是均化和降低表面波纹度的主要因素·试验表明,该方法能明显去除磨削加工过度塑性变形、降低表面粗糙度和均化波纹度,对丰富精密光整加工工艺和理论具有重要意义,并对工业生产有实用价值·     

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.     

氧化铝陶瓷磨削金刚石砂轮磨损的声发射监测

阐述了声发射监测工程陶瓷磨削的研究进展,发现目前对金刚石砂轮磨损监测研究基本上是选取声发射信号均方根(即有效值)进行分析,且金刚石砂轮磨损状态的声发射监测准确率不高.为提高金刚石砂轮磨损状态的声发射监测准确率,设计了氧化铝陶瓷磨削声发射实验,并采用支持向量机建立金刚石砂轮磨损状态的分类模型.分析发现氧化铝陶瓷精密磨削中声发射信号最强频谱能量在30~40kHz频段.金刚石砂轮轻度磨损、严重磨损钝化和修锐之后的磨削声发射信号频谱有明显不同;而且磨削声发射信号小波分解系数的方差值能够很好地反映金刚石砂轮磨损状态.结果表明采用磨削声发射信号的小波分解系数方差作为支持向量机判别金刚石砂轮磨损状态的输入特征,金刚石砂轮磨损状态分类测试的准确率达100%.     

磨削参数对硬质合金刀片圆弧表面锯齿的影响

为了控制硬质合金刀片圆弧刃处的表面质量,通过分析单颗磨粒与工件的接触长度和最大未变形切屑厚度的关系,建立了其磨削力学模型.基于正交试验的方法,对该硬质合金刀具进行不同磨削参数的加工实验,并采用VHX-600超景深光学显微镜等观测仪器对刀具圆弧面的锯齿深度和表面粗糙度进行观测.结合圆弧刀刃的磨削力学模型和实验加工结果,并基于锯齿成型机理分析了不同磨削参数、刀片材料以及结构等对刀片圆弧的锯齿及粗糙度的影响规律.结果表明,提高砂轮转速、降低圆弧转动速度、减小磨削深度、控制刀片材料的质量、合理设计刀片结构可以提高刀片圆弧处的表面质量,提高刀具的耐用度.砂轮磨削圆弧转动速度为24 m/s、圆弧转动速度为8 °/s、磨削深度为0.05 mm时磨削效果较佳,可以获得较小的磨削力、锯齿深度及表面粗糙度.     

镍基高温合金磨削表面工艺性能试验研究

为了探究镍基高温合金的磨削表面工艺性能,采用单因素试验的方法,分别进行镍基高温合金单晶DD5和多晶GH4169的平面槽磨削试验,得到砂轮线速度、磨削深度和进给速度对其表面质量的影响规律,并对磨削亚表面微观组织和磨屑形貌进行观察.结果表明:随着砂轮线速度的增大,表面粗糙度R_○a不断减小;随着磨削深度和进给速度的增大,表面粗糙度R_○a不断增大.在相同工艺参数下,多晶GH4169更容易加工,可磨削性能更好.随着砂轮线速度的增大,磨削亚表面出现塑性变形层且塑性变形作用减弱.磨屑主要有锯齿状和崩碎状等,其中锯齿状磨屑居多.     

开槽砂轮磨削温度的数学模型

在分析开槽砂轮磨削温升特点的基础上建立了新的开槽砂轮磨削温度数学模型。在解析磨削温度时,考虑了冷却液的影响。借助于电子计算机,从理论上分析了沟槽因子η和散热系数H对磨削温度的影响规律。通过试验测定了在周边开有螺旋形沟槽的砂轮磨削温度。试验结果证实了所建模型的合理性。本文所建立的热模型,也有助于分析诸如刀具的间断切削、间断铣削等其它机械加工产生的热问题。