小切深条件下磨削加工表面的温度场及表面完整性

基于矩形热源模型对小切深磨削加工表面温度场进行了建模及数值仿真.采用45钢作为工件材料,研究了磨削过程中不同磨削参数条件下工件表层温度场分布规律及表层金相组织特征.结果表明：在小切深条件下,磨削区的最高温度随着磨削深度的增加或者工件速度的降低而增大,磨削深度对表层最高温度的影响大于工件速度的影响;工件速度对表层温度梯度的影响大于磨削深度的影响,磨削区温度并未完全达到相变温度.     

基于磨粒轨迹的双端面磨削材料去除均匀性研究

双端面磨削加工中,工件上下表面由两个端面砂轮分别以面接触形式磨削,具有较高的加工效率,但往往存在着表面材料去除量不均匀现象.为了分析双端面磨削中工件表面材料非均匀性去除影响因素,建立端面磨削中材料去除量分布模型,在不同磨削参数下进行仿真与实验研究.结果表明,砂轮与工件转速比的大小对工件表面去除均匀性具有显著影响.仿真与实验结果趋势一致,为改善端面磨削表面材料去除均匀性、提高表面质量提供了理论依据.     

纳米复相陶瓷超声振动磨削表面微观特性

基于磨削表面几何和物理微观特性,对Al2O3-ZrO2纳米复相陶瓷二维超声振动磨削表面变质层进行了研究.AFM观测表明,二维超声振动磨削表层是以晶粒碎化的材料粉末化、少量的材料压碎和颗粒的脱落为主的塑性变形层,其表面粗糙度低于普通磨削表面粗糙度30%~40%.磨削表层和基体之间过渡层的X射线衍射峰具有半峰宽化现象,过渡层是以晶格畸变为主的塑性变形层,磨削表面无非晶相产生;在一定的磨削条件下,陶瓷材料纳米增韧改性和二维超声振动磨削技术相结合,可实现以非弹性变形为主要去除机理的超精密磨削表面.     

小切深条件下磨削表面完整性变化机理

磨削表面强化后的残余应力及表面层硬度的改变是评价零件加工表面完整性的重要指标,并对零件的疲劳强度、耐磨损性能等影响显著.针对工程中更为多见的小切深磨削工艺过程,基于45钢试件磨削加工试验,以磨削变质层的金相组织、厚度、表面硬度和残余应力为研究对象,重点讨论了小切深条件下磨削表面变质层组织特征与形成机理.结果表明：在小切深干磨削条件下,工件表层存在残余拉应力,应力值随磨削深度的增加或工件速度的增加而减小;工件表面变质层厚度随磨削深度的增加或工件速度的减小而增大.试验结果说明,在小切深干磨削条件下,合理确定磨削用量及砂轮特性参数等,可使工件表层产生强化作用.     

PDC刀具的刃磨与材料去除机理研究

分别采用固结磨粒刃磨与游离磨粒刃磨的方法对PDC(Polycrystalline Diamond Compact)刀具进行了刃磨试验,利用扫描电镜观察了采用2种不同方法刃磨的PDC刀具刃口形貌,发现固结磨粒刃磨时容易出现刃口崩刃现象,而游离磨粒刃磨则获得了较高的刃磨品质.基于PDC刀具材料本身的物理与力学性能以及2种刃磨方法各自的特点,探讨了影响PDC刀具刃磨品质的主要因素,并针对游离磨粒刃磨的特点,提出了脆性材料的游离磨粒滚动去除机制.     

高温合金磨削热损伤的形成机理及对表面完整性的影响

高温合金磨削加工过程中易出现热损伤缺陷,严重降低零件的疲劳寿命,为解决该工程问题,采用锆刚玉砂轮与微晶刚玉砂轮对高温合金开展了深切缓进磨削试验.研究磨削工艺参数对磨削温度、磨削力,表面形貌与表面粗糙度的影响规律,揭示高温合金磨削热损伤的形成机理与有效抑制措施,对比分析磨削热损伤对表面完整性造成的影响.结果表明,加工弧区瞬时高温是引起高温合金磨削热损伤的本质原因,微晶刚玉砂轮因自锐性优势能有效抑制磨削热损伤,高温合金磨削热损伤表面呈现氧化变色、鱼鳞状涂覆纹理、硬度下降与残余拉应力等表面缺陷.实现高温合金无热损伤磨削的有效手段是降低磨削热量的产生与加工弧区的强化换热.     

Effect of Grinding Temperatures on the Surface Integrity of a Nickel-based Superalloy

An experimental study was carried out to investigat e the influence of temperatures on workpiece surface integrity in surface grinding of a cast nickel-based superalloy with alumina abrasive wheels. Temperatur e response at the wheel-workpiece interface was measured using a grindable foil /workpiece thermocouple. Specimens with different grinding temperatures were obt ained through changing grinding conditions including depth of cut, workpiece fee d speed, and coolant supply. Changes in surface roughnes...     

铣削和磨削淬硬钢SKD11的表面完整性比较

对磨削、铣削加工得到的淬硬钢SKD11表面完整性进行了研究.通过对比干磨削和干铣削加工工件表面层的金相组织.发现干铣削时,铣刀后刀面磨损引起的铣削温度升高对工件表面完整性有很大的影响.随着加工温度升高,工件表面逐渐产生回火马氏体,这是造成工件表面硬度下降的主要原因.进一步的试验表明,如果选用合适的刀具和加工参数,可以得到较好的表面完整性;如果采用较小铣刀的磨钝标准可以避免出现回火马氏体.对淬硬钢进行精加工时,以铣代磨是完全可行的.     

氧化镓单晶的磨削材料去除机理和损伤演化研究

为了探究氧化镓单晶在磨削过程中材料去除机理和亚表面损伤演化规律,通过变切深纳米划痕试验模拟单颗磨粒去除材料的过程来探究磨削过程中的材料去除机理,使用粒度分别为SD600、SD1500和SD5000的金刚石砂轮对氧化镓单晶进行磨削试验,分析磨削表面形貌和亚表面的损伤演化规律.使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜作为主要表征手段,采用有限元法分析划痕过程中的应力分布.研究结果表明,氧化镓单晶在材料去除过程中沿不同晶向扩展的交错滑移带可能导致不规则的破碎坑,取向裂纹受到（-3-10）滑移面的严重影响. 随着砂轮粒径的减小,磨削表面形貌表现为破碎坑和取向裂纹主导的脆性表面逐渐演化为完全塑性表面.     

磨削表面分形行为研究

运用变分法研究了磨削表面的分形行为，认为用分形维数评价磨削表面的表面粗糙度与传统的评价参数相比，具有与采样长度和测量仪器分辨率无关的优点，可作为一个评价参数来评价磨削表面的表面粗糙度．     

高速高效低粗糙度磨削表面粗糙度和质量的试验研究

本文介绍了一种用普通砂轮和高速磨床进行高速高效低粗糙度磨削的新型超精密磨削加工技术。在大量的试验中对磨削表面粗糙度和质量进行系统地研究,并且获得了镜面(R_(zmin)=0. 048μm)。与传统的低速超精密磨削相比,采用这种新技术将会使磨削表面粗糙度大大降低和获得良好的表面质量。此外,也对其磨削机理进行了一定的探讨。     

微电子材料CMP加工中去除率与速度的关系

通过研究微电子材料化学机械平坦化(CMP)加工过程中磨料颗粒在晶片加工表面的运动规律,得到磨料颗粒在晶片表面的运动轨迹方程.当晶片和垫板的转动角速度相同时,得出材料去除率(MMR)与垫板和晶片相对速度成正比的结论.给出了磨料颗粒在晶片加工表面形成的刮痕迹线实例.其结果对于正确理解微电子材料CMP加工中的材料去除机理具有实际意义.     

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.     

GH4169DA磨削表面完整性控制工艺域优选方法

为优化航空发动机用高温合金材料GH4169DA磨削工艺以并实现表面完整性控制,通过外圆磨削正交试验,建立了磨削表面完整性特征对磨削工艺参数的灵敏度和相对灵敏度经验公式,获得了磨削参数稳定域和非稳定域,结合极差分析方法获得了不同磨削工艺参数对表面完整性特征的影响曲线,优选出表面完整性控制工艺域。结果表明：外圆磨削时,表面粗糙度和表面残余应力对工件速度的变化最为敏感,表面显微硬度对砂轮速度的变化最为敏感。获得了保障稳定表面完整性的磨削工艺参数优选区间：工件速度为12～22 m/min,径向进给为0.005～0.01 mm,砂轮速度为20～25 m/s。可见,在该优化区间内表面粗糙度和表面显微硬度均稳定,表面为压应力状态。     

冷却润滑方式对纯铁车削表面完整性的影响

为提高纯铁材料精加工时的表面质量,在相同切削参数下进行了干切、水冷、菜籽油润滑和微量润滑(MQL)4种方式下的切削试验,分析冷却润滑方式对工件表面完整性的影响机理.结果表明:MQL和菜籽油润滑比水冷和干切更有利于提高表面粗糙度;4种冷却润滑方式下已加工表面显微硬度具有相同的变化趋势,硬化层深度为60~70μm;表层晶粒呈严重的扭曲拉伸状塑性变形,干切时塑性变形层深度最大,其次为菜籽油润滑和MQL,水冷时最小;工件表面切向和轴向均呈残余拉应力,且切向应力大于轴向应力,而且冷却润滑方式对表面残余应力影响不大.试验结果对纯铁精加工选择合适的冷却润滑方式以提高表面完整性具有重要意义.     

工程陶瓷高效深磨工件表面粗糙度研究

介绍了工程陶瓷高效深磨的研究现状,阐述了高效深磨的实验方案.阐述了三种实验工程陶瓷材料的性能.对工程陶瓷高效深磨工件磨削表面粗糙度进行了实验研究.     

基于40Cr高温动态力学性能的磨削表面动态再结晶行为

通过分离式霍普金森压杆(SHPB)实验得到了40Cr合金钢在高温高应变率下真应力-真应变曲线,据此确定了材料发生动态再结晶的临界条件.采用解析法和实验法分别求解了磨削强化层的温度场和塑性应变场分布.结果表明,磨削强化层在磨削深度方向具有较大的温度和塑性应变梯度;150μm强化层内会发生奥氏体转变;磨削表面最高温度可达1...     

钠钙玻璃微磨削表面粗糙度与表面形貌

针对钠钙玻璃材料进行了一系列的微磨削实验研究,主要探讨了不同磨削因素对工件加工表面粗糙度和三维表面形貌的影响.根据微磨削加工的特点,在不同的加工条件下,分别用200#和500#两种磨粒微磨棒对钠钙玻璃材料进行三因素五水平正交试验.通过分析加工后表面粗糙度和表面形貌的变化规律,找出影响加工质量的主要因素.研究结果表明:主轴转速与进给速度是影响表面粗糙度和三维表面形貌的主要因素,磨削深度对其影响不大,为今后提高微磨削加工的表面质量以及微磨削领域的深入研究提供了参考.     

难加工材料成形磨削烧伤研究

采用金相分析法，分析齿轮烧伤试件的表面温度分布状态，结合成形磨削齿条的模拟试验，研究成形磨削烧伤形成机理及影响因素，提出了避免成形磨削烧伤的工艺措施。研制出新的结构砂轮，应用结果表明，ＣＢＮ（立方氮化硼）断续内冷却缓磨工艺在难加工材料高效高精度成形磨削中具有广阔的应用前景。