工程陶瓷高效深磨ELID 进程控制策略初探

在一些合理假设的前提下，建立了砂轮表面磨粒分布的理想几何模型，并在此基础上，结合磨粒磨损特性和法拉第电解定律，以磨粒突出高度保持不变为目标，建立了工程陶瓷高效深磨ELID进程控制的数学模型，由此数学模型可推出ELID进程的控制策略.为确认此控制策略的效果，分别以由数学模型所确定的电解参数和指定的不同电解参数对氧化锆陶瓷进行高效深磨ELID磨削，并对比其磨削力和表面粗糙度变化状况.试验结果表明该控制策略能够解决工程陶瓷高效深磨ELID进程控制问题，实现连续稳定的磨削过程.     

工程陶瓷高效深磨温度场的有限元仿真

在磨削温度实验的基础上,运用有限元法对工程陶瓷氧化铝及部分稳定氧化锆进行了高效深磨磨削温度场的仿真研究,得出了干磨及湿磨两种状态下工程陶瓷磨削温度场的分布;并分析了磨削温度梯度对工程陶瓷热裂纹的影响.结果表明:随着砂轮线速度增加,磨削温度场温度梯度增大;而随着磨削深度增大,不同材料的磨削温度梯度变化不同,且磨削温度梯度与磨削热裂纹的产生有一定的对应关系.     

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。     

纳米结构陶瓷(n-WC/12Co)涂层材料精密磨削的试验研究

对纳米结构陶瓷(n—WC／12Co)涂层材料在金刚石砂轮精密磨削过程中的磨削力进行了较详细的试验研究，对常规结构陶瓷(c—WC／12Co)和n—WC／12Co涂层材料的磨削力作了对比磨削试验。分析了磨削工艺参数如砂轮磨削深度、工件进给速度、金刚石砂轮粘结剂类型和磨粒尺寸以及被磨试件材料特性等对磨削力的影响。结合被磨试件表面的扫描电镜(SEM)的观察，分析了n—WC／12Co涂层材料磨削的材料去除机理。     

工程陶瓷高速深磨中声发射的实验研究

建立了工程陶瓷高速深磨中声发射的实验系统,自主开发了其中的声发射信号虚拟仪器采集系统.对部分稳定氧化锆(PSZ)和氧化铝进行了高速深磨声发射的实验研究,分析了磨削参数和工程陶瓷材料对声发射信号的影响.研究了砂轮修整前后声发射信号的变化.结果表明,即使在砂轮超高速和大切深下,声发射增加仍较小.选择砂轮超高速、大切深和小的工作台速度对高效低成本磨削工程陶瓷是有利的.运用声发射还可对砂轮磨损状态进行在线监测.     

基于单磨粒的中密度纤维板磨削特性比较研究

  目的  探究圆锥形磨粒和棱锥形磨粒对中密度纤维板（MDF）的磨削特性差异，考察切削刃对于纤维材料磨削去除的作用机制，为实现MDF高效磨削提供理论依据。  方法  采用球头圆锥磨粒和五棱锥磨粒，采用楔形式划擦法，分别对MDF开展磨削试验。使用高速摄像机、三维测力仪、3D轮廓仪测定动态磨削过程、动态磨削力变化以及磨削表面的形貌轮廓等评价指标。  结果  球头圆锥磨粒在沟壑两侧形成更多的材料隆起，但沟壑边沿区域的初始表面完整性更好。当沟壑体积相近时，五棱锥磨粒产生更多的磨屑，且在单道磨削痕迹中产生磨屑的相对时点更早，更明显的磨屑流沿着切削方向从两个前刀面流出。五棱锥磨粒的切向磨削力达到最大值的相对时间点要早于球头圆锥磨粒。两种磨粒磨削MDF时的磨削力与磨削深度均呈现二次幂增加趋势，但五棱锥磨粒对应的磨削力比更大。两种磨粒切削时比磨削能与沟壑体积呈先降低后增大的二次幂关系，并存在一个转折点即临界沟壑体积（对应一个临界磨削深度）；在沟壑体积基本相同时，球头圆锥磨粒真实的比磨削能较五棱锥磨粒更大。  结论  具有明显切削刃特征的五棱锥磨粒在磨削MDF时具有更优的磨削性能，具体表现为更高的材料去除率以及更高的能量利用率。可见，切削刃对于由纤维组成的材料具有重要的磨削去除作用。      

氮化硅陶瓷的ELID高速磨削工艺试验研究

在采用封闭式阴极装置实现高速ELID磨削的基础上,对氮化硅陶瓷的ELID高速磨削工艺机理进行了研究.通过与非ELID高速磨削工艺的对比,揭示了氮化硅陶瓷ELID高速磨削的工艺机理,并给出了其表面粗糙度、磨削力与工艺参数之间的变化规律.这些规律表明:ELID高速磨削工艺能大大地减小氮化硅陶瓷的表面粗糙度值及磨削力,获得较好的表面质量.此外,砂轮线速度和磨削深度对其表面粗糙度值没有显著影响,且变化没有明显规律;而工件速度对表面粗糙度值存在一定的影响,表面粗糙度值随着工件进给速度的提高而增加,即表面加工质量有下降的趋势;ELID高速磨削工艺中的各类磨削参数均对氮化硅陶瓷的磨削力产生重大影响:磨削深度增加或工件速度的加快,都使磨削力变大;砂轮线速度的增加则导致磨削力下降.     

杯形砂轮精密磨削WC-Co涂层的磨削力

使用杯形砂轮进行磨削,可以获得较高的加工效率和表面质量.但由于杯形砂轮的平面磨削方式与普通外圆砂轮平面磨削存在差异,故传统的磨削力建模不适合杯形砂轮的平面磨削.为了从本质上解释杯形砂轮磨削力的各种现象,本文对杯形砂轮的磨粒切削过程进行了分析,提出了杯形砂轮有效磨削宽度的概念,分析了杯形砂轮磨削陶瓷涂层时的磨削力,建立了杯形砂轮精密磨削陶瓷涂层磨削力的理论公式.磨削力工艺试验结果验证了理论公式的有效性和正确性.     

TC4钛合金超高速磨削工艺试验研究

采用树脂结合剂金刚石砂轮和陶瓷结合剂CBN砂轮,对TC4钛合金进行了超高速磨削工艺试验,对磨削后砂轮及工件表面形貌进行了观测.研究了砂轮线速度、工作台速度、磨削深度等磨削参数对磨削力、表面粗糙度等的影响情况.结果表明,TC4钛合金在超高速磨削条件下的加工效率和表面品质获得了明显提高.     

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。     

提高砂带平面磨削平面度的试验研究

The abrasive belt surface grinding is a new technique with bright prospects. However, the precision flatness of the product is still a key problom, which has not been solved yet. In this paper, basing on a large number of experiments we analyse the possib     

平面磨削接触长度的实验研究

采用临界接触状态技术、热电偶技术和三向压电晶体测力仪分别在线测量了不同磨削工况下砂轮-工件的接触长度、磨削温度和磨削力.实验结果表明,实际接触长度远大于几何接触长度,且两者之比与磨削工况密切相关.讨论了磨削参数、砂轮、工件材料、磨削方式、磨削温度和磨削力等因素对接触长度的影响,分析了各自对接触长度的影响机理.随着磨削温度升高、磨削力增大,导致工件和砂轮的变形增大,进一步导致接触长度增大.     

45#钢CBN砂轮高速磨削(120m/s)工艺研究

在高速磨削工艺实验基础上,分析了砂轮线速度、切削深度、工件速度等工艺参数对磨削力、工件表面粗糙度、比金属切除率的影响.揭示了在高速磨削中,磨削力随砂轮线速度提高而减小,随切削深度、工件速度加大而加大,以及表面粗糙度随砂轮线速度提高而下降,随切削深度加大而增加的变化规律.这些规律为45#钢的高速磨削提供了一系列实用的工艺参数.     

纳米硬质合金的ELID磨削

利用ELID磨削技术对纳米硬质合金的磨削性能进行了实验研究,并将纳米硬质合金的磨削性能和普通硬质合金的磨削性能做了对比.分析了磨削工艺参数如磨削深度、工件进给速度对磨削性能的影响.研究结果表明,在相同磨削条件下,纳米硬质合金磨削力高于普通硬质合金,磨削表面质量优于普通硬质合金.     

磨片精磨区纤维轨迹模型的建立及磨齿作用频数的求解

通过对热磨机磨片精磨区内纤维运动的分析,阐述了纤维的流体特性;根据流体力学的运动学原理求解磨片精磨区间隙内纤维流体的运动轨迹模型,并建立纤维流体在精磨区内的轨迹方程;结合磨片的结构参数,运用轨迹方程推导磨齿作用频数的数学表达式,并通过计算实际磨片的磨齿作用频数和统计纤维的研磨质量数据探究二者之间的影响关系。结果表明:纤维流体在精磨区内的流动属于库特流动,并符合Naiver提出的线性滑移模型;其运动轨迹呈螺旋形,主要受磨片角速度、磨片间隙、磨片齿倾角的影响;磨齿作用频数受磨片结构参数影响,并与纤维的研磨质量具有相关性,合理的磨齿作用频数能够保证较高的纤维质量。     

纤维在研磨流场区域流动状况的数值模拟

根据纤维的流动特性及热磨机实际工况下的压力参数和设定的动磨片转速,选择一对动/静磨片;将由动/静磨片和磨片间隙组成的研磨流场区域,划分为3个域,对纤维在研磨流场区域中的流动状况进行了数值模拟研究。结果表明:纤维在研磨流场区域中的压力、速度、剪切应力分布,与实际工况中磨片的磨损状况相符;3种参数分布相互关联,符合流体力学的运动规律。     

木材单磨粒砂带磨削机理研究

基于多线性弹塑性材料本构模型和Shear Damage损伤准则,建立椴木单颗粒砂带磨削的有限元仿真模型;通过有限元模型,研究了单磨粒切削的成屑机理、切削力以及切削深度和弹性支撑对切削力的影响。结果表明:从成屑机理角度,可将单颗磨粒切削过程分为滑擦、耕犁和切削3个过程。在稳定切削阶段,切削深度对切削力的影响较大,随着切削深度的增加,平均切向切削力及其标准差均增大,但其变异系数略微减小。理想条件下,弹性支撑切向切削力的标准差比刚性支撑大44.74%,考虑外界扰动后弹性支撑切向切削力的标准差比刚性支撑小8.54%。     

精密与超精密磨削的发展现状

介绍了精密磨削与超精密磨削的机理，阐述了精密磨床以及精密磨削与超精密磨削技术的研究现状，并分析了精密磨削与超精密磨削的发展趋势．