深切缓进给磨削烧伤实验研究

在磨削难加工材料的型面和沟槽中,较大的磨削深度导致磨削区温度较高,使工件表面发生烧伤.研究开展了一系列的深切缓进给磨削实验,分析不同磨削参数下工件的烧伤情况.同时,通过分析磨削时所消耗的磨削功率和磨削能,分析烧伤的原因,并提出判断工件烧伤的依据.     

GH4169磨削烧伤机理研究

以金相显微分析为主，结合磨削温度、磨削力的测量等基本实验方法，揭示ＧＨ４１６９材料磨削烧伤机理，研究表明，磨削弧区最高平均温度是引起磨削烧的直接因素，它与工件表面烧伤色斑，表面形貌特片，表层金相组织以及表层显微硬度分布之间具有确定的对应关系。磨削力比Ｆｎ／Ｆｔ可作为过程特征参量，进行磨削烧伤在线监测和预报，以控制磨削烧伤。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

基于冲击原理的磨削接触区及磨削力建模

磨削力是滑擦、耕犁及切削三个阶段共同作用的结果,仅对切削阶段进行研究通常造成切削力计算值与实测值的误差较大;因此本文考虑磨削接触区冲击效应对整个平面磨削加工过程的影响,将接触区划分为冲击区和切削区两部分.通过分析磨粒在冲击区内对工件产生的冲击载荷的变化情况,建立了单颗磨粒的冲击载荷模型及参与冲击的磨粒数目模型,并结合磨削力在切削区的变化情况,构建磨削力理论计算模型及总磨削力数学模型.最后通过实验研究验证了理论分析的合理性.     

基于冲击原理的磨削接触区及磨削力建模

磨削力是滑擦、耕犁及切削三个阶段共同作用的结果,仅对切削阶段进行研究通常造成切削力计算值与实测值的误差较大;因此本文考虑磨削接触区冲击效应对整个平面磨削加工过程的影响,将接触区划分为冲击区和切削区两部分.通过分析磨粒在冲击区内对工件产生的冲击载荷的变化情况,建立了单颗磨粒的冲击载荷模型及参与冲击的磨粒数目模型,并结合磨削力在切削区的变化情况,构建磨削力理论计算模型及总磨削力数学模型.最后通过实验研究验证了理论分析的合理性.     

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.     

齿轮钢缓进给深磨的工艺可行性分析

以齿轮钢40CrNiMo为研究对象,保持金属去除率一定,改变磨削深度和工件进给速度,测量磨削力,计算磨削力比和磨削比能.观察磨削表面微观组织变化,测量磨削表面粗糙度、表层亚表层微硬度变化、磨削表面残余应力,探讨深切缓进给磨削在齿轮钢磨削过程中的工艺可行性.缓进给深磨对比试验表明:在等金属去除率条件下,缓进给深磨的磨削表面质量较好,加工效率高,利用缓进给深磨加工齿轮钢进行去余量加工具有很高的可行性;由于缓进给深磨热影响区较大,不适合于齿轮钢精密成形加工,必须增加精磨工序.     

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。     

定向凝固高温合金DZ4的磨削烧伤机理

为解决定向凝固高温合金ＤＺ４在磨削加工中极易发生的磨削烧伤问题,采用先进的测试方法,对磨削过程中磨削力,磨削温度、工件表面形貌、表面层残余应力分布、表面层显微硬度、表面层金相组织等变化规律进行了分析研究,揭示出该种新型高温合金材料磨削的烧伤机理,旨在为寻求优化的高效,高精度磨中工工艺提供理论及试验依据。     

磨削烧伤在线辨识的理论研究

磨削烧伤是机械制造领域中的重要问题之一。它影响机器零件寿命和机器设备运行的稳定性与可靠性,迄今尚无在生产条件下适用的解决办法。本文提出了通过磨削火花温度在线辨识磨削烧伤,研制了光纤一红外测温仪,对磨削火花温度形成机理,统计特性,数学模型、频谱特性进行了系统的研究。研究结果证明磨削火花温度系统不是白噪声,而是宽平稳随机过程,它和工件与砂轮接触面温度有较好的相似性,故可以用于磨削烧伤在线辨识。     

氧化锆陶瓷微尺度磨削表面质量试验研究

为提高氧化锆陶瓷零件微细加工过程中的加工表面质量,改善氧化锆陶瓷零件的使用寿命,采用0.9 mm磨头直径、500#磨粒的微磨棒对氧化锆陶瓷进行微尺度磨削三因素五水平正交试验.首先通过极差和方差分析,研究了磨削参数影响氧化锆陶瓷表面质量主次因素;其次优化出获得较低表面粗糙度值的工艺参数组合;最后通过单因素试验研究氧化锆陶瓷磨削表面粗糙度随磨削参数的变化规律.结果表明,磨削参数对表面粗糙度影响顺序依次为:磨削深度、进给速度、主轴转速;当主轴转速v_s=40 000 r/min,进给速度v_w=20μm/s,磨削深度a_p=3μm时,表面粗糙度最小;表面粗糙度随主轴转速增大呈先下降后上升的趋势,随进给速度和磨削深度的增大而增大.     

基于神经网络的回转球面磨削精度过程控制

介绍了回转球面精密磨削系统,在研究回转球面精密磨削原理和机床结构的基础上,分析了球体形状误差的产生原因,利用BP神经网络拟合进给量、磨削区段和砂轮主轴电流三者之间的非线性关系,通过网络预测调整不同磨削区段的进给量控制电流恒定从而达到恒功率磨削.     

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。