硬脆性材料功能微结构精密磨削实验

基于硬脆性材料加工机理分析了其微结构磨削表面精度与磨削工艺的关系,利用压痕法研究硬脆性材料加工的脆塑转变临界条件,在此基础上结合最大切屑厚度h模型及表面粗糙度Ra模型初步确定了磨削加工工艺参数范围。分析了切削速度与工件进给速度对表面粗糙度的影响机制和规律,并针对石英玻璃进行了磨削实验。研究结果表明,在延性域磨削条件下可获得磨削后表面粗糙度为55nm的高质量表面,为硬脆性材料微结构延性域临界磨削条件研究提供了理论参考与试验依据。     

ZrO2陶瓷切向超声辅助磨削表面及亚表面损伤机制

为进一步揭示切向超声辅助磨削过程中硬脆材料的表面及亚表面损伤机理,基于应变率模型对其磨削过程中材料的动态力学性能进行分析,并在此基础上建立了硬脆材料的脆-塑转变临界切削深度模型与微裂纹损伤深度模型。研究发现,脆-塑转变临界切削深度和微裂纹损伤深度均与应变率有关,其中临界切削深度随着应变率的增加而增加,而横向裂纹损伤深度与中位裂纹损伤深度均随应变率的增加而减小。通过ZrO₂陶瓷切向超声辅助磨削试验进行验证。试验结果表明：由于切向超声振动的引入提高了材料应变率,进而提高了材料的动态断裂应力以及动态断裂韧性,从而扩大了ZrO₂陶瓷的塑性域去除范围,降低了加工表面的横向裂纹与中位裂纹损伤深度,使得ZrO₂陶瓷的表面及亚表面质量得到明显改善。试验结果与理论分析相一致,为进一步揭示切向超声辅助磨削过程中硬脆材料的表面及亚表面微观损伤机理提供了理论参考。     

铸铁结合剂微粉金刚石砂轮的在线电解修整的试验研究

针对硬脆材料光滑磨削表面的要求,在MM7120A精密平面磨床上自行制作了一套ELID磨削装置,并对铸铁结合剂微粉金刚石砂轮在线电解修整技术进行了试验研究。建立了电解参数对微粉砂轮表面修整形貌的影响关系,提出了ELID的双重作用特性,即微量修锐和精密整形,并发现了电解膜在硬脆材料磨削过程中的重要功效。     

颗粒增强钛基复合材料磨削试验与仿真研究

采用单层钎焊CBN砂轮开展了颗粒增强钛基复合材料（PTMCs）磨削试验,对比研究了在磨削TC4钛合金和PTMCs时,磨削用量对磨削力与磨削温度的影响规律,利用有限元仿真研究了PTMCs材料去除演变过程。结果表明,磨削过程中PTMCs的磨削力较TC4增加了15%～30%,磨削温度提高了7%～11%,PTMCs比TC4钛合金更难加工;PTMCs材料去除过程为TC4基体材料的延性去除和Ti C增强颗粒的脆性去除,脆性去除形成了磨削表面孔洞缺陷;当磨削速度从120 m/s降到20 m/s时,磨削表面孔洞缺陷深度由0.8μm增至3.5μm,增加了约3.4倍;提高磨削速度可以降低增强颗粒脆性去除对PTMCs磨削表面孔洞缺陷的影响程度。     

硬脆材料光滑表面超精磨削的研究

利用自行研制的专用小电流低电压脉冲/直流电解电源和非线性弱电解水基磨削液,在MM712OA精密平面磨床上制作了一套ELID磨削装置,对硬脆材料的ELID光滑表面磨削技术进行了系统的研究,获得了砂轮修整参数及磨削参数与光滑表面磨削粗糙度之间的关系。     

ELID磨削——硬脆材料精密和超精密加工的新技术

金属基超硬磨料砂轮在线电解修整磨削技术是国外近年发展起来的一种硬脆材料精密和超精密加工新技术。本文介绍了ＥＩＤ磨削技术的基本原理、工艺特点和国内外研究情况。应用ＥＬＩＤ磨削技术,可对工程陶瓷等硬脆材料实现高效率磨削和精密镜面磨削 。     

尖锐压头刻划脆性材料的断裂机理研究

以金刚石压头对脆性材料的压痕和刻划实验为基础,研究了在弹性半空间下,垂直点载荷和切向点载荷共同作用的应力场中中介裂纹的产生和扩展机理。当有切向载荷作用下,裂纹产生的长度和方向都受到切向载荷影响,并研究了切向载荷当量系数和裂纹生成角两个参数对裂纹影响关系。这对于超精密车削过程裂纹生成机理和脆塑转变临界切深的研究都很有意义     

纳米陶瓷磨削深度对表面质量的影响分析

对于硬脆材料而言,超声振动复合加工是一种有效可行的加工方法,通过超声磨削和普通磨削的比较得出,在相同的条件下,超声磨削后的表面质量高,表面粗糙度值小。     

振动辅助抛光的原理分析与实验研究

首先从理论上分析了振动辅助抛光的加工过程,通过建立单颗磨粒冲击工件的数学模型,分析了振动参数变化引起硬脆材料的塑-脆去除方式转变机制。采用LY-DYNA软件对球形和锥形磨粒冲击工件的仿真分析结果表明：随着振动参数的增强,磨粒切入深度增加,达到临界切削深度后产生裂纹脆性去除,从而能够实现工件材料的额外去除。在实验平台上开展的径向振动抛光实验结果表明：引入振动后抛光去除效率显著提升,证明了理论分析的正确性。     

ELID磨削硬脆材料精密和超精密加工的新技术

金属基超硬磨料砂轮在线电解修整（ＥｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃＩｎｐｒｏｃｅｓＤｒｅｓｉｎｇ,简称ＥＬＩＤ）磨削技术是国外近年发展起来的一种硬脆材料精密和超精密加工新技术。本文介绍了ＥＬＩＤ磨削技术的基本原理、工艺特点和国内外研究应用情况。应用ＥＬＩＤ磨削技术,可对工程陶瓷等硬脆材料实现高效率磨削和精密镜面磨削     

超声磨削加工磨头的研制

阐述了超声旋转磨削加工的基本原理及其特点,着重介绍了自行设计的超声旋转磨削加工磨头结构,并简要阐述了磨头主轴结构、振动系统以及超声电源.该磨头能简单的装配在普通机床上,配合一定的控制设备,即可进行硬脆材料的优良表面加工.     

颗粒增强钛基复材缓进深切磨削加工研究

颗粒增强钛基复合材料(PTMCs)属于典型的难加工材料,在航空航天领域具有广阔应用前景.本文开展了PTMCs材料的缓进深切磨削研究,揭示了磨削用量和磨削方式(顺磨与逆磨)对磨削力与磨削温度的影响规律,同时利用有限元法分析了磨削温度场特征和材料去除机理.研究发现,缓进深切磨削PTMCs时,磨削力随工件进给速度和切深增加而增加,顺磨时的磨削力比逆磨大10％～20％,而顺磨的磨削温度要比逆磨约低10％.由于逆磨和顺磨工件的温度分布不同,当切深大于0.6mm、工件进给速度大于400mm/min时,顺磨比逆磨更易发生烧伤.在此基础上,提出了顺磨与逆磨条件下磨削温度场仿真计算的不同热源模型与边界条件,分别获得了两种磨削方式的温度分布特征,有限元仿真结果与试验结果相符.颗粒增强钛基复材磨削表面典型加工缺陷是表面涂覆和硬脆增强相破碎和拔出导致的孔洞,单颗磨粒切厚对硬脆增强相的去除行为有显著的影响.     

利用金刚石微颗粒进行微米级加工的研究

为确立用金刚石微颗粒对硬脆性材料进行微加工的技术基础,在进行了螺旋切入方式的运动学和力学模式的解析后,对用金刚石微颗粒进行磨削微加工的最佳条件进行了探讨。在此基础之上,用电镀有金刚石微颗粒的工具和螺旋切入磨削方式,成功地实现了对玻璃、硅片等各种各样的硬脆性材料的100μm尺度的高精度加工。     

Al2O3/ZrO2(n)微纳米复合陶瓷超声振动精密磨削表面微观特征试验研究

 基于Al₂O₃/ZrO₂（n）微纳米复合陶瓷的“晶内型”微观结构，应用原子力显微镜(AFM)重点分析了微 纳米复合陶瓷二维超声振动磨削表面微观形貌。结合磨削表面X射线衍射定性分析与定量计算，研究了“晶内型”微纳米复合陶瓷材料超精密振动磨削表面变质层结构。X射线衍射分析表明：二维振动磨削和普通磨削表面均以α-Al₂O₃和四方相ZrO₂为主，存在少量单斜相ZrO₂，磨削表面无非晶相产生；磨削表层和基体之间的过渡层的X射线衍射峰具有半峰宽化现象。AFM分析结果表明：细粒度金刚石砂轮普通磨削和振动磨削表面均无微裂纹和断裂破碎，磨削表面粗糙度是由不同幅值的多种波形叠加的结果；AFM轮廓特征分析表明：二维超声振动磨削表面峰谷较均匀，磨削表面均匀一致性优于普通磨削表面；材料晶化过程中产生的固有缺陷是限制硬脆材料近纳米表面形成的重要因素。     

陀螺传感器内定子组合件磨削工艺方法研究

通过对内定子组合件磨削结构特点及加工难点分析,总结了原有加工方法问题,并在对硬脆材料的磨削加工机理分析的基础上,对陀螺传感器内定子组合件工艺方法优化进行了研究。     

单晶硅脆性材料塑性域超精密磨削加工的研究

对单晶硅脆性材料的超精密磨削加工作了大量的实验研究.研究结果表明,对于单晶硅等脆性材料,其表面粗糙度主要与砂轮的平均磨粒尺寸、进给量等因素有关.当采用超精密磨床并在V     

一种新型旋转超声复合磨削头的研制

在分析传统超声波加工和超声波加工机床局限性的基础上,研制了一种新型的旋转超声复合磨削头,它可以安装在普通机床上,适用于硬脆材料及复合材料的加工。     

超声振动磨削C/SiC复合材料的试验研究

采用电镀金刚石砂轮对CVI+PIP综合工艺制备的2.5D正交编织C/SiC陶瓷基复合材料进行了轴向超声振动平面磨削加工试验.通过对超声振动磨削与普通磨削的磨削力、磨削表面三维形貌及粗糙度的分析与测量,对C/SiC复合材料的加工工艺进行了研究.结果表明,磨削过程中材料去除方式以脆性去除为主,碳纤维损伤形式以纤维拉断、剥离...     

硬脆材料的切削模型与应用实例

本文首先阐述了硬脆材料的特性,进而建立了其切削模型。从理论上提出了改善硬脆材料加工质量的方法,并给出了硬脆材料高效切削加工的应用实例。     

超硬微结构光学功能表面的ELID磨削加工技术*

针对超硬微结构功能表面的ELID磨削技术研究现状进行综述,介绍了超精密磨削技术在超硬微结构光学功能表面加工方面的研究进展,同时也介绍了ELID磨削技术应用于微结构加工方面的研究现状,探讨了采用ELID对超硬微结构光学功能表面进行磨削加工的可行性及面临的问题,并对微结构光学功能表面的ELID加工技术的发展和应用进行预测和建议。