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.     

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。     

窄深槽高速缓进给磨削温度试验

为研究窄深槽结构类零件磨削温度的变化趋势及影响因素,采用电镀立方氮化硼(CBN)砂轮对AISI 1045钢工件进行高速深切缓进给磨削试验并利用热电偶采集温度分布数据;分析窄深槽磨削过程中磨削温度的变化趋势以及砂轮线速度、工件进给速度、磨削深度对窄深槽底部、圆角位置、槽侧面位置温度分布的影响。结果表明:窄深槽磨削区温升主要来源于材料塑性变形功的增加,同时磨削温度会由于塑性变形功的突变效应产生波动;缓进给磨削中磨削温度随砂轮线速度的增加而降低,而随工件进给速度和磨削深度的增大,磨削温度均升高,其中工件进给速度对磨削温度起主要作用,磨削切深对其影响次之,砂轮线速度的影响最小。     

窄深槽高速缓进给磨削温度的试验

为了研究窄深槽结构类零件磨削温度的变化趋势及影响因素,采用电镀CBN砂轮对AISI 1045钢工件进行了高速深切缓进给磨削试验并利用热电偶采集温度分布数据;分析了窄深槽磨削过程中磨削温度的变化趋势以及砂轮线速度、工件进给速度、磨削深度对窄深槽底部、圆角位置、槽侧面位置温度分布的影响。试验结果表明: 窄深槽磨削区温升主要来源于材料塑性变形功的增加,同时磨削温度会由于塑性变形功的突变效应产生波动;缓进给磨削中磨削温度随砂轮线速度的增加而降低,而随工件进给速度和磨削深度的增大,磨削温度均升高,其中工件进给速度对磨削温度起主要作用,磨削切深对其影响次之,砂轮线速度的影响最小。     

磨削工艺参数对斜齿轮磨削温度的影响

基于矩形移动热源理论分析了成形磨齿工艺参数对磨削温度的影响。根据热量分配关系,导出了磨削区热流量的理论计算公式。根据有限元离散化原理,建立了单齿分析模型。在磨削区施加3类边界条件,进行了湿磨瞬态温度场的三维有限元仿真。研究结果表明:磨削弧内齿面温度在极短时间内上升到最大值,最高温度的节点位于弧区中心并靠近齿根;齿面表层的瞬态温度远高于其他部位并随着切深的增加温度降低;适当增大砂轮进给速度,减小齿面法向磨削深度和砂轮线速度时,磨削区瞬态温度得到有效降低。     

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.     

CBN砂轮高速磨削磨削力分力比实验研究

通过实验分析了CBN砂轮高速磨削磨削力分力比的变化情况,针对不同的磨削参数对磨削力分力比的影响程度进行研究.结果表明:磨削深度ap的增大、砂轮线速度vs的提高、工作台速度vw的提高都会使磨削力分力比Cf增大.在砂轮状况对磨削力分力比的影响中,磨粒尺寸小的砂轮磨削力分力比更小.     

不同磨削参数下成形法磨齿温度场的研究

基于移动热源理论分析了不同磨削量对磨削区温度的影响。根据热传导并采用有限元分析方法,建立了成形磨齿温度场的数学模型。通过改变磨齿用量大小比较输出温度场的变化情况,从而找出磨削温度场的变化规律。研究结果表明:随着砂轮沿齿轮径向进给量的加大和砂轮转速的提高,磨削温度呈上升趋势;随着砂轮沿齿宽方向的进给速度增加,磨削温度呈下降趋势。     

纳米MoS2含量对纳米微量润滑磨削CFRPs的影响

为了研究磨削碳纤维复合材料(CFRPs)时,纳米二硫化钼(MoS₂)含量对纳米微量润滑效果的影响,制备了不同质量分数(0%,3%,6%,9%,12%)的纳米MoS₂和棕榈油混合液,作为纳米微量润滑油液,对碳纤维复合材料进行磨削加工.使用光学显微镜,观测分析碳纤维复合材料的表面粗糙度、表面形貌.使用测力仪对磨削力进行测量,并通过磨削力计算出磨削力比.最后对纳米(MoS₂)在纳米微量润滑磨削过程中的作用机理进行了阐述.结果表明,当纳米(MoS₂)质量分数为9%时磨削力比最低,为0.0632,表面粗糙度R_○a值最小,为1.86μm,且表面碳纤维损伤最小.     

镍基单晶高温合金磨削变质层工艺试验研究

为探究镍基单晶高温合金的磨削变质层工艺特性，采用单因素试验的方法，研究不同磨削参数及冷却条件对磨削变质层厚度的影响规律.结果表明，在镍基单晶高温合金DD5的磨削表面及亚表面存在一定厚度的磨削变质层.磨削变质层中的塑性变形层内γ相和γ′相发生剧烈扭曲变形且磨削变质层的硬度大于基体.不同磨削参数及冷却条件对磨削变质层厚度产生不同影响，随着砂轮线速度、磨削深度、工件进给速度的增加，磨削变质层厚度的变化分别表现为先减小后增大、不断增大、先增大后减小；在试验参数范围内，微量润滑(MQL)作为冷却条件可以降低相应的磨削变质层厚度，最多达到3.5μm.     

Investigation of Coolant Fluid through Grinding Zone in High-Speed Precision Grinding

In the grinding process,grinding fluid is delivered for the purposes of chip flushing,cooling,lubrication,and chemical protection of the work surface.Due to the high-speed rotation of the grinding wheel,a boundary layer of air forms around the grinding wheel and moves most of the grinding fluid away from the grinding zone.Hence,the conventional method of delivering coolant fluid that floods delivery with high fluid pressure and nozzle fluid rare supply coolant fluid to achieve high performance grinding.The flood grinding typically delivering large volumes of grinding fluid is ineffective,especially under high speed grinding conditions.In the paper,a theoretical model is presented for flow of grinding fluid through the grinding zone in high-speed precision grinding.The model shows that the flow rate through the grinding zone between the wheel and the workpiece surface not only depends on wheel porosity and wheel speed,but also depends on nozzle volumetric flow rate and fluid jet velocity.Furthermore,the model is tested by a surface grinding machine in order to correlate between experiment and theory.Consequently,the useful flow-rate model is found to give a good agreement with the experimental results and the model can well forecast the useful flow-rate in high-speed precision grinding.     

高硬度涂层磨削温度场的数值仿真和实验研究

采用数值仿真和实验研究相结合的方法,分析了WC-Co高硬度涂层磨削温度场.以矩形移动热源理论为基础,结合实验加工条件和工件材料性质,通过合理的假设简化,建立了金刚石杯形砂轮磨削WC-Co高硬度涂层材料的温度场数学模型,利用有限元方法对磨削温度场进行了数值仿真,提出了涂层磨削温度的实验测量方法并对涂层表面磨削温度进行了实验研究.实验结果与仿真结果基本一致,表明所提出的高硬度涂层温度场数值仿真和实验研究方法能比较真实地反映WC-Co涂层材料在磨削过程中的温度变化情况.     

锥面砂轮磨齿接痕问题的研究

文章对Y7150D锥面砂轮磨齿机磨削过程中砂轮与工件的运动、砂轮与工件间的相互位置关系进行了分析研究,导出砂轮与工件接痕的体积计算公式,进而讨论了磨削过程中接痕及金属磨除率变化情况,这对于精确分析磨削过程中磨削力的变化、避免磨削烧伤等磨削缺陷是非常有实际意义的。     

磨削温度场通式及其计算机仿真分析

在分析并给出磨削温度场积分解析通式的基础上,编程实现了磨削温度场通式的计算机仿真·用户可以方便地通过修改仿真软件界面的磨削参数对话框中参数来模拟并自动生成各种磨削条件下的磨削温度分布图及主要参数对温度的影响规律曲线·这为定量地分析包括断续磨削温度在内的各参数对磨削温度的影响提供了依据,并为生产实践中正确设计诸如开槽砂轮的沟槽参数及合理选择磨削用量等提供了一定的参考依据·给出了一些算例和不同磨削工艺参数对磨削温度的影响规律·     

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.     

磨削速度和孔径比对砂轮强度与变形的影响分析

在弹性力学的基础上,建立了金属芯砂轮强度和变形的数学模型,探讨金属芯砂轮材质、内外径尺寸和磨削速度等参数对砂轮强度和变形的影响规律,得出砂轮的径向应力随着内孔与外圆半径尺寸比的增大而减小;圆周应力随着内孔与外圆半径尺寸比的增大而增大.径向位移的最大值随着内孔与外圆半径尺寸比的增大有一极小值.随着磨削速度的增大,钢制金属芯砂轮的圆周应力和径向位移的增大值高于铝合金制金属芯砂轮.     

精密数控曲线磨削中的砂轮法向跟踪建模及实验

针对传统数控曲线磨削存在的缺陷,提出了精密数控曲线磨削砂轮法向跟踪的新概念;通过保证曲线轮廓上磨削点处的法线经过砂轮的回转平面,实现了砂轮与工件之间的恒定点接触,从而提高了加工精度、实现了对任意复杂曲线轮廓的磨削加工.在分析砂轮与工件运动几何关系的基础上,建立了砂轮法向跟踪的数学模型,进而给出了法向跟踪的控制算法,并将该算法成功地应用于自行研制开发的MD9040型数字化曲线磨床.实验结果表明,砂轮法向跟踪的实现有效地提高了曲线磨削的加工精度.     

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.     

镍基单晶高温合金磨削表面质量及亚表面微观组织试验

采用正交试验的方法,研究了镍基单晶高温合金DD5表面质量影响因素和亚表面微观组织.进行DD5平面槽磨削正交试验,得到砂轮线速度、磨削深度和进给速度对表面质量的影响规律,优选出最优工艺参数组合,并对磨削亚表面微观组织和磨屑形貌进行观察.结果表明:砂轮线速度对磨削表面粗糙度R_○a影响最大;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.选出的镍基单晶高温合金DD5平面磨削试验参数范围内的最优工艺参数组合:砂轮线速度为30m/s,磨削深度为20μm,进给速度为0.2m/min.磨削亚表面出现了塑性变形层和加工硬化层.磨屑主要呈现出一节一节的锯齿状特征.