固结磨料研磨蓝宝石的表面粗糙度模型

表面粗糙度是衡量工件加工质量的重要判定指标。通过分析磨粒的形貌特征,对固结垫表面的有效磨粒进行识别,建立固结磨料研磨蓝宝石的表面粗糙度模型。开展了不同粒径和不同压力条件下的固结磨料研磨蓝宝石的实验研究,对比分析了不同粗糙度模型下实验和模拟结果。结果表明:采用图像识别方法能够精确测算固结磨料垫表面的有效磨粒数,采用图像识别技术测算的表面粗糙度数值与实验结果更为接近,利用该模型能够有效预测固结磨料研磨蓝宝石的表面粗糙度,对于设计工艺路线及优化工艺参数具有重要意义。     

多丸片固着磨料研磨高精密光学元件的参数优化

为了增强固结磨料研磨去除的可控性和确定性,提高光学元件的研磨加工精度和效率,以高精度光学元件为研究对象,分析了行星转动加工方式的多丸片固结磨料研磨的去除特性及参数优化。首先基于Preston方程分析了在研磨接触区域的相对速度、接触时间,并在利用ANSYS求得应力分布规律的基础上建立了多丸片固结磨料研磨的材料去除函数模型;引入趋近因子概念,通过对比去除函数归一化图形,对6种抛光盘模型的运动偏心比和速度比参数进行了优化,获得了多丸片固结磨料抛光盘的最大去除深度和去除量。     

TC4钛合金孔的磁粒研磨试验

采用内置磁极吸附磁性磨粒的方法,研究了工艺参数对高效去除TC4钛合金孔毛刺和切痕,降低表面粗糙度R_a,以及改善微观表面形貌的影响.首先,开展磁极与孔同轴研磨正交试验,通过极差和方差分析,获得磁极转速、磨料直径和磨料填充量对孔表面粗糙度R_a和微观形貌的影响程度,确定了较优的工艺参数组合;其次,开展磁极与孔偏心研磨试验,进行了三维力检测和数据分析.结果表明:对于10mm的TC4钛合金孔,使用6mm的径向磁极,偏心距1mm研磨30min后,孔的毛刺和切痕得以去除,表面形貌均匀平整,与同轴方案比较,表面粗糙度R_a下降13.7%,研磨效率提升25.0%.     

磁力研磨的试验研究

本文介绍一种机械加工新工艺.利用永久磁铁及磁性磨料,对难加工材料不锈钢工件内表面进行研磨.用正交试验法试验了磨料粒度、工件转速、磁极间隙等参数对磁力研磨效果的影响.     

行星研磨过程中磨削生热机制的研究

文章根据行星式离心研磨过程中磨料与工件间的运动规律,以单个磨粒为研究对象,在旋转动坐标系下,建立了磨料磨削工件的力学模型,并推导出了切削力的表达式.根据切削力与产生热量之间的关系,预测了磨料与工件交界面上产生的热流量.并通过改变一系列参数,研究了公转转速、传动比及磨粒粒径对加工过程的影响,为离心研磨过程中温度场的研究提供了理论依据.     

6H-SiC晶片集群磁流变研磨工艺优化

为了研究不同种类磨粒与羰基铁粉的粒径匹配性对加工效果的影响规律,并优化磁感应强度、研磨压力、研磨盘转速和工件转速等工艺参数,采用集群磁流变研磨方法对6H-SiC晶片进行了研磨试验。结果表明:当磨粒与羰基铁粉的粒径比约为1.5时加工效果较好;各工艺参数对6H-SiC加工的材料去除率的影响由大到小依次为磁感应强度、研磨盘转速、研磨压力、工件转速,对表面粗糙度的影响由大到小依次为磁感应强度、研磨压力、工件转速、研磨盘转速;磁感应强度可以改变羰基铁粉的吸附力,从而改变对磨粒的把持程度,成为影响加工效果最显著的因素。优化后的工艺参数组合为:工件转速60r·min-1;研磨盘逆向转速90r·min-1;研磨压力70kPa;磁感应强度0.012T。在此优化条件下能获得最大的材料去除率(0.498μm·min-1)和较低的表面粗糙度(86.3nm)。     

乙二醇对固结磨料研磨蓝宝石晶圆的影响

研磨液中的化学添加剂对于蓝宝石晶圆的高效超光滑表面加工至关重要.文中开展了固结磨料研磨蓝宝石晶圆的实验研究,探索了不同乙二醇含量的研磨液对材料去除速率和表面形貌的影响规律,采用微/纳米压痕技术和光电子能谱剖析了工件表层的物理化学性能.结果表明:当研磨液中含有5%的乙二醇时,工件表面变质层深度约为3.90 nm,远优于去离子水研磨液的工件变质层深度(1.04 nm);乙二醇含量的提高促进了表面变质层的生成,有利于蓝宝石工件研磨效率的提高和表面质量的改善.     

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。     

磁力研磨机理研究

磁力研磨是1种利用磁性磨料和磁场作用进行研磨加工的工艺方法.阐述了磁力研磨的特点,分析了研磨过程中材料的去除机理,研究了磁性磨料、磨粒的受力状况和磁力研磨的磨削原理.     

镍基单晶高温合金微磨削形貌仿真及实验研究

基于单个磨粒微磨削几何运动学规律和最小值函数,推导出全局磨粒的微磨削运动轨迹表达式,建立工件微磨削加工表面的包络线函数集合,得出磨削加工微观形貌仿真预测模型,并通过开展DD5镍基单晶高温合金微磨削加工工艺实验验证模型结果的正确性.实验结果表明:仿真预测微观形貌与实际微观形貌具有相似特征,仿真预测线轮廓高度与实际加工微磨削线轮廓高度误差为0.2~0.3μm;不同磨削参数下的表面粗糙度对比结果也表明预测模型与实验所得的表面粗糙度变化趋势一致.     

端面磨削加工工件表面材料的去除机理

就端面磨削加工中材料去除不均匀、平面度不达标现象，提出了一种多磨粒材料去除率的计算方法.首先，在考虑磨粒尺寸、位置的前提下，建立了端面磨削砂轮表面磨粒分布的数学模型.其次，推导了多磨粒在工件表面的动力学轨迹方程，并在此基础上建立了工件表面材料的去除率模型.最后，通过实验验证了所提方法的合理性.结果表明，端面磨削工件表面去除效果呈现一定的不均匀性，往往中心位置区域去除率较低，形成了“中凸”现象，且工件表面轮廓的高度差随着转速比的增加而增大，可在加工过程中适当降低转速比，以提高工件表面轮廓的一致性.     

Zr-4合金管砂带随形磨削实验分析

采用3种不同磨料的砂带对Zr-4合金管进行了磨削工艺试验,探究了磨粒与工件间的交互创成机理,得到了Zr-4合金材料砂带磨削过程中材料去除率和表面粗糙度的主要影响因素。借助先进的测试设备,对磨削后的砂带磨粒磨损形貌、工件表面形貌进行了观测,并对Zr-4合金表面烧伤层金相组织及显微硬度变化规律做了分析研究。试验结果表明：砂带线速度、磨削压力、接触轮硬度和磨料种类对材料去除率和表面粗糙度均有较大的影响,其中砂带线速度影响最为显著;锆刚玉和氧化铝磨粒的粘附磨损较为严重,碳化硅磨粒主要以磨耗磨损为主;工件烧伤时材料表层金相组织发生变化,使得Zr-4合金物理机械性能下降。试验及研究结果为寻求高效、高精度Zr-4合金砂带磨削加工工艺提供了试验和理论依据。     

超声振动辅助抛光BK7过程中聚氨酯抛光垫磨损行为

抛光光学玻璃等硬脆材料时常选用聚氨酯抛光垫,其微观形貌和磨损直接影响抛光精度和效率.本文对不同抛光时长下聚氨酯抛光垫微观形貌和磨损行为及其对材料去除率和表面粗糙度的影响进行了实验研究.结果表明：当主轴转速为8 000 r/min,进给速度为0.015 0 mm/s,轴向超声振幅为5μm时,材料去除率和表面粗糙度分别为0.977μm/min和153.67 nm.聚氨酯抛光垫在30 min内磨损量较小,随着抛光时长的增加,抛光垫表面孔隙逐渐被磨粒和玻璃碎屑填充,破坏抛光垫表面的疏松多孔结构,导致抛光垫表面硬化,失去弹性.同时,侵入抛光垫表面的磨粒会阻止抛光接触区域内的磨粒更新,导致抛光质量降低.     

金属磁性材料磁场研磨机理研究

金属磁性材料磁场研磨机理主要包括2方面:一是在磁场作用下,工件表面上的粗糙凸峰与磁性磨粒的相对运动和相互作用,产生磨料磨损,研除工作表面上的粗糙凸峰;二是工件表面凸峰受磁粒链交变力的作用,产生根部疲劳破坏,从而磨除工件表面上的凸峰。文中分析了影响材料磨除率及工件表面粗糙度的因素,给出了合适的研磨参数。     

磨削参数对工件表面形貌及其摩擦性能的影响

为了实现基于磨削参数预测工件的摩擦性能,并减少测量真实表面形貌和开展摩擦磨损试验等环节,在考虑砂轮磨粒切削刃与工件运动干涉的条件下,结合单点金刚石修整和参数设定建立了磨削后的工件表面形貌模型,并利用混合润滑雷诺方程分析不同磨削形貌下的压力分布及摩擦系数.同时,以机床导轨磨削平面的润滑特性为例验证了所建模型的有效性.结果表明,当磨削表面上、下纹理方向夹角均为0°时,摩擦副的摩擦系数最大.     

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.     

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·     

换能器阵列型超声抛光机理及声场仿真和实验研究

为了提高工件表面抛光质量和抛光效率,对传统非接触式超声振动抛光进行了改进,将单个换能器换成换能器阵列,同时加入料筐的旋转运动,设计了实验样机。分析了超声抛光的材料去除机理,推导出单颗磨粒去除材料体积和磨粒振动速度的表达式。利用COMSOL对样机抛光槽内液体进行声场仿真,研究了换能器个数、换能器布置间距、换能器输入电压对抛光液声场分布的影响,优化了抛光槽底部换能器的布置方式,仿真结果显示,换能器个数为4个、布置间距为55mm时,抛光槽中心区域声压分布更加均匀。实验探究了样机料筐转速、抛光时间、换能器输入电压对工件表面抛光质量的影响规律,确定了工件表面抛光效果最佳时的工艺参数组合,结果表明:料筐转速为50r/min、抛光时间为80min、换能器输入电压为150V时,抛光效果最好,此时工件表面粗糙度减小量为0.019μm,表面粗糙度变化率为33.33%。     

高速工具约束磨料表面光整工艺

基于高速加工和流体动压理论,提出了利用高速多轴机床和高速工具约束磨料对零件表面进行可控精密光整加工的方法.首先,利用流体动压理论建立了工具与工件构成的楔形区流体速度场与压力场的数学模型,从理论上探讨该工艺方法实现的可能性.然后,通过实验验证了该工艺方法的有效性.在此基础上,研究了工具转速、走刀速度、工具与工件间隙、磨粒型号等因素对光整加工效率与效果的影响.最后,通过正交试验法得到光整效率与效果较好的工艺:粗光整时,间隙量为0.15 mm,混合液选用1份80#研磨抛光膏与10份40#润滑油配比;精光整时,间隙量为0.05 mm,选混合液用1份800#研磨抛光膏与5份40#润滑油配比;镜面光整时,间隙量为0.02 mm,混合液选用微粉磨料W5与煤油、石油磺酸钡配比;工具转速均采用机床最高转速,走刀速度均选择1 000 mm/min.研究表明,高速工具约束磨料光整加工方法可行且有效.     

不锈钢材料砂带磨削试验

不锈钢材料具有优良的性能,应用广泛,但属于难磨材料．砂带磨削具有良好的磨削加工性能,笔者采用4种磨料砂带对不锈钢材料进行磨削试验．研究了磨粒与工件在磨削过程中的交互作用机理,讨论了影响材料去除率的因素,用SEM分析了加工表面显微形貌特征,揭示了材料的去除机理和砂带磨损形式．