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.     

用正交设计进行磨削力试验

磨削加工中伴随产生许多效应,其中力效应是最重要的,它直接影响磨削时的热效应、已磨表面的尺寸、形状精度、表面光洁度以及磨削动力、砂轮磨损、自激振动等。长期来人们对磨削力作了大量的研究。但由于磨削加工是大量随机分布在砂轮工作表面的磨粒抓削金属的过程,影响因素很多,较其它切削加工复杂得多。目前,理论研究仅能定性地解释磨削过程的一些现象或预示其趋势。定量地预测磨削结果还得借助于试验研究。     

钨合金精密磨削砂轮磨损及对表面质量的影响机制

为了满足钨合金零件的高精度和高完整性表面加工需求,实现钨合金磨削质量的控制和加工工艺的优化,通过分析砂轮磨粒种类和结合剂类型对砂轮磨损形式的关系,明确了超硬磨料砂轮在钨合金磨削加工中的优势.研究了磨粒粒度和磨削参数对钨合金磨削加工质量的影响规律,为制定合理的磨削工艺提供依据.通过磨削试验获得钨合金高精度和高完整性表面磨削加工工艺.研究结果表明,钨合金磨削过程中砂轮易磨损,超硬磨料砂轮更适合钨合金的磨削加工.金属结合剂金刚石砂轮在钨合金磨削加工的表面质量和加工精度方面表现出优越性.通过改进磨削参数,钨合金精密磨削后表面粗糙度可达18.9 nm,实现了镜面磨削效果.     

用显微镜观察法对砂轮地貌的初步研究

采用显微镜直接观察法对砂轮地貌进行了初步研究,并采用电子秒表连接简易计算器的方法解决了记录与数据处理问题。理论分析与初步试验结果表明,在磨削过程中磨削力的增大主要与砂轮表面磨粒的磨损棱面有关,工件表面粗糙度主要与砂轮表面的工作磨粒数有关。     

钎焊金刚石磨粒焊接强度

利用高频感应钎焊技术制备单层金刚石静强度实验样块和磨削砂轮,比较了单颗金刚石磨粒在磨削过程中所承受的平均法向和切向载荷分别与其钎焊后的静压强度和静剪切强度大小,结合对磨削过程中磨粒的磨损形态的观察,揭示钎焊金刚石砂轮在磨削过程中金刚石磨粒的磨损机理. 实验结果表明:一般磨削过程中金刚石磨粒所承受的载荷远小于其静强度;钎焊后磨粒的静强度主要受钎焊时的真空度和钎焊加热时间的影响,真空度越高,静强度越大,钎焊时间越长,静压强度损失越大,而静剪切强度却存在一个最佳的钎焊时间;利用高频感应加热方式制备金刚石工具的磨粒焊接强度,完全能满足一般磨削加工要求,在磨削过程中磨粒以微破碎为主,很少有脱落和整颗折断现象.     

陶瓷ＣＢＮ砂轮的修形及磨削性能

研究西洋太砂轮修整器对ＣＢＮ砂轮的修形原理,及修形后砂轮磨削特殊网的加工特性。分析实验结果得出：磨削高速钢时砂轮磨粒磨损和切悄付着,磨削软钢时砂轮表面的切屑熔着是影响ＣＢＮ砂轮寿命的主要原因。     

中速中负荷(50 m/s,100～250kgf)修磨砂轮磨损特性的初步探讨

磨削砂轮的制造者和使用者都很关心金属修磨砂轮磨损问题,本文在实验室以不同的砂轮、不同的磨削压力及钢种初步的研究了砂轮的磨损机理,从试验研究得知:棕刚玉磨料的砂轮主要是破碎磨损,应采用高韧性的锆刚玉磨料;磨料表面有微细剥蚀及金属粘附,可采用微晶刚玉或烧结刚玉来减少微细剥蚀;砂轮表层磨粒脱落由于磨粒表面与结合剂开裂或结合剂在磨削温度作用下结合强度不足而引起,可采用磨料表面处理,磨料及结合剂热膨胀系数相等及研制高强结合剂以提高高温下的结合强度,通过上述措施可以提高现有砂轮磨削比。     

利用磨削火花信号识别砂轮磨损状态

本文提出了利用磨削火花温度信号在线识别砂轮磨损状态的新方法。在大量试验的基础上,根据磨削火花信号的特性及砂轮磨损过程的特点进行了机理探讨,获得了磨削火花信号特征量与砂轮磨损状态之间的对应关系。研究结果表明,所提方法是可行的,磨削火花信号的统计特征量能够反映砂轮磨削的不同状态。本文研究为进一步利用磨削火花信号实现砂轮磨损状态在线辨识提供了基础。     

磨削钛合金时砂轮磨粒磨损机理的探讨

本文利用化学热力学的理论分析了磨削钛合金时工件材料、介质与砂粒之间可能发生的化学反应,并利用扫描电镜检测,确认化学磨损是磨削钛合金时砂轮的主要磨损形式.SiC砂轮的磨损主要表现为SiC磨粒在瞬时磨削高温的条件下与介质中的氧作用,被氧化而失效;刚玉砂轮的磨损则主要表现为刚玉磨粒与钛合金表面的氧化物作用,生成了韧性好的新物质涂敷在磨粒切削刃上,使其丧夫切削能力。     

利磨削火花信号识别砂轮磨损状态

本文提出了利用磨削火花温度信号在线识别砂轮磨损状态的新方法。在大量试验的基础上，根据磨削火花信号的特征及砂轮磨损过程的特点进行了机理探讨，获得了磨削火花信号特征量与砂轮磨损状态之间的对应关系。研究结果表明，所提方法是可行的，磨削火花信号的统计特征量能够反映砂轮磨削的不同状态。本文研究为进一步利用磨削火花信号实现砂轮磨损状态在线辨识提供了基础。     

钢轨试件砂带磨削行为试验研究

研究砂带磨削U71Mn钢轨试件的加工行为可为钢轨打磨提供基础试验数据支撑,并能探讨研发新型钢轨打磨技术关键问题.本文借助砂带试验机开展了磨削钢轨试件的加工试验,研究了砂带磨削速度、磨粒粒度等因素对材料去除效率、表面层硬度、表面粗糙度、磨削比、磨削力比的影响规律,试验表明:材料去除效率并非与砂带速度呈线性关系,较粗的磨粒与合适的砂带速度可提高材料去除效率;砂带磨削可不同程度地提高钢轨试件表层硬度,磨削速度越高、磨粒粒度越粗,对钢轨试件表面层硬化程度越明显;相比磨粒粒度而言,砂带磨削速度对表面粗糙度的影响较小;针对磨削比这一重要指标,砂带比砂轮呈现了较为明显的效益优势;磨削力比过程数据表明其变化趋势可用于表征砂带磨损.     

磨削积分平均温度的研究

在磨削过程中,砂轮工作表面的磨粒对工件进行三种不同特点的作用:切削、塑性挤压和弹性挤压。这三种作用所产生的热量及砂轮结合剂对工件表面的摩擦,在砂轮与工件接触区形成积分平均温度。本文提出了积分平均温度及工件内温度分布的测定和计算方法,并研究了各种磨削因素对它们的影响。     

陶瓷磨削的表面/亚表面损伤

磨削是目前工程陶瓷的主要加工方法，本文主要对国内外在陶瓷磨削后工件表面／亚表面损伤（主要是微裂纹和表面残余应力）方面所作的研究成果进行了总结、分析和讨论，提出了一些有待研究的问题及其研究思路。同时就作者所承担项目“纳米结构材料精密磨削及其预报”研究中的临界砂轮磨粒切深（dc)和被磨工件临界损伤深度Cr(临界中位裂纹长度）的预测模型进行了分析，并建立了临界砂轮磨粒切深（dc)理论模型。     

树脂结合剂CBN砂轮磨削力的试验研究

针对树脂结合剂ＣＢＮ砂轮表面状态的表征参数，试验研究了ＣＢＮ砂轮表面磨粒凸出高度和容屑比对磨削力的影响，以及ＣＢＮ砂轮磨削过程及磨削深度对磨削力的影响。分析了ＣＢＮ砂轮磨削过程中的磨削力特性．     

树脂结合剂CBN砂轮磨削力的试验研究

针对树脂结合剂ＣＢＮ砂轮表面状态的表征参数，试验研究了ＣＢＮ砂轮表面磨粒凸出高度和容屑比对磨削力的影响，以及ＣＢＮ砂轮磨削过程及磨削深度对磨削力的影响。分析了ＣＢＮ砂轮磨削过程中的磨削力特性。     

外圆切入磨削时的一些基本关系

本文对外圆切入磨削时的一些机理进行了实验研究。研究的内容是:第一,磨削过程对磨削结果的影响;第二,砂轮的修整条件和修整工具——单颗粒金刚石和板式多颗粒金刚石——对磨削表面粗糙度的影响;第三,修整工具的磨损及其对磨削结果的影响。在实验的基础上,从理论与实践两方面进行了分析,从工件、砂轮、修整工具、磨削过程诸方面来研究外圆切入磨削时的一些基本关系,有的规律不仅适用于外圆切入磨削,而且也适用于其它磨削。     

砂轮磨损特征的探讨

通过分析砂轮硬度对砂轮磨损磨削力的影响，建立了砂轮磨损过程中磨削力变化的数学模型，并就如何监测砂轮磨损状态提出了新的方法。     

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·     

微磨具磨削钠钙玻璃的磨损机理实验研究

建立了微磨削过程中单颗磨粒的磨损数学模型,通过观测微磨具磨削前后直径变化、表面形貌变化及加工前后试件的表面质量,分析了微磨削过程中不同阶段磨粒的磨损情况.利用粒度500~#微磨具对钠钙玻璃进行单因素磨损实验,研究不同的磨削影响因素对微磨具磨损的影响规律.实验结果表明:随着磨削速度和进给速度增大,磨粒的磨损和破碎现象加剧;随着去除材料体积的增加,微磨具直径先是急剧减小,而后呈线性减小趋势;加工表面的粗糙度随着去除工件体积的增加总体呈下降趋势.研究结果为提高微磨具的使用寿命和加工性能提供了理论参考和实验依据.     

激光织构对Ti-6Al-4V磨削性能影响的研究

采用CBN砂轮磨削表面激光织构化Ti-6Al-4V,基于织构的沟槽间距、深度和宽度参数,在Ti-6Al-4V表面设计并激光加工不同图案的沟槽织构,利用CBN砂轮进行磨削实验,从表面形貌、表面粗糙度及磨削力、磨削力比和砂轮磨损等方面分析其表面磨削性能.实验结果表明:磨削过程中,不同沟槽织构对表面粗糙度有轻微影响,而对磨削力和力比与磨削磨损等其他磨削参数的影响明显,且织构A形沟槽能最有效地改善Ti-6Al-4V的磨削性能.