ELID成形磨削实验研究与表面粗糙度预测

为了探究ELID成型磨削中磨削参数和电解参数对表面粗糙度的影响规律,基于未变形切屑厚度模型,考虑砂轮上磨粒出刃高度的随机性以及ELID磨削中氧化膜的影响,建立了针对ELID磨削的表面粗糙度预测模型。单因素实验研究了ELID成形磨削电源参数对表面粗糙度的影响规律,并探讨了电解电流与氧化膜厚度之间的关系。全因子实验以工件转速、砂轮转速和进给切深为影响因素,研究了磨削参数对表面粗糙度的影响规律,并对预测模型进行了验证。结果表明:磨削参数中,其他条件一定时,表面粗糙度随砂轮转速的增大而减小,随工件转速和切深的增大而增大;同时对于粗糙度的预测误差达到了8.75%,预测模型有效可靠。     

超声ELID 复合磨削磨削力模型研究

以ELID 电解原理为基础,结合超声振动辅助磨削过程中单颗磨粒的运动学分析,建立了超声 ELID 复合磨削条件下的磨削力数学解析模型,并对模型进行了分析和仿真。对模型的分析表明:超声振动改 变了磨粒的运动轨迹,使同等条件下的未变形切屑厚度减小,砂轮的在线电解修整使磨粒始终处于锋锐状态, 而且影响砂轮的实际切削深度,进而对磨削力产生影响。磨削力随着超声振动频率、振幅、电解电压、脉冲比、 电解液电阻率的增大而减小;随着切削深度、工件速度的增大而增大。     

ELID超精密镜面磨削过程中磨削力变化规律的试验分析

通过对ＥＬＩＤ磨削过程中磨削力变化规律的试验分析,并对试验结果进行了讨论,得出ＥＬＩＤ磨削力与磨削深度、磨粒粒度、磨削时间等之间的变化规律。     

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。     

磨削力和磨削表面粗糙度预测的新方法

介绍了采用人工神经网络方法预测磨削力和磨削表面粗糙度的分析模型。此模型可精确地描述砂轮转速、砂轮进给速度及工件转速对磨削表面粗糙度的影响,并可利用有限的试验数据得出整个工作范围内表面粗糙度的预测值,从而大量减少试验次数。     

在线电解(ELID)磨削试验台的设计及应用

根据ELID磨削的特点,设计了专门用于研究ELID磨削的试验台。其电极间隙、电极面积和砂轮切向力可以根据要求进行调整,并且设计了专门的砂轮取样机构以方便对钝化膜状态的观测。结果表明该试验台上可以较好地模拟砂轮电解预修锐和ELID磨削过程。     

ELID超精密镜面磨削钝化膜状态变化的研究

建立了ELID磨削系统的电解反应回路等效模型,提出用极间电流表征金属结合剂砂轮表面的钝化膜状态,分析了钝化膜在ELID超精密镜面磨削电解预修锐阶段、在线电解修整动态磨削阶段和光磨阶段的状态变化。     

切向超声辅助氧化锆陶瓷镜面磨削试验研究

氧化锆陶瓷具有高脆性、低断裂韧性等特点,精密加工难度大,一直限制着其应用。针对这一难题,提出了切向超声辅助镜面磨削的精密加工方法,研究了超声振幅对工件表面粗糙度、磨削力和磨削温度的影响,以及有/无超声作用下砂轮的磨损状况等基础加工特性。结果表明,切向超声辅助磨削可以实现氧化锆陶瓷镜面加工,在振幅A_p–p=4.66μm时,与传统磨削(A_p–p=0)相比,工件表面粗糙度下降43.8%,达到了R_a19.9nm;法向磨削力随着超声振幅增大而下降,最大下降34%,但下降速率逐渐变小;磨削温度也随着超声振幅增大而下降,当A_p–p=4.66μm时,磨削温度比无超声时下降34.5%。此外,切向超声辅助磨削加工可以改善砂轮的磨损状况,减少砂轮上磨粒的脱落,延长砂轮使用寿命。     

DD9镍基单晶高温合金磨削表面质量实验研究

涡轮叶片榫齿常采用磨削加工,磨削工艺参数决定了其加工表面的质量和疲劳性能。基于正交试验研究磨削参数对第三代镍基单晶高温合金DD9 磨削表面粗糙度及硬度的影响规律和机理。结果表明：磨削表面粗糙度受砂轮线速度vs 的影响最大,工件进给速度vw 对其的影响次之,而受磨削深度ap 的影响最小;磨削表面出现加工硬化,加工硬化程度在1.9%~13.8% 之间,亚表面硬化层深度在60~120 μm 之间;为获得粗糙度小、纹理均匀、硬化程度小的DD9 高温合金磨削表面,精加工推荐的磨削参数为vs∈［20 m/s,25 m/s］,vw∈［12 m/min,16 m/mim］,ap∈［10 μm,15 μm］。     

叶片型面砂带磨削技术的现状和发展趋势

叙述了国内外叶片型面砂带磨削的各种技术,分析了一些叶片材料的砂带磨削性能,并介绍了一些典型的叶片砂带磨床.     

高纯钨磨削加工试验研究

为探究适用于高纯钨磨削加工的砂轮,使用80~#绿碳化硅砂轮和金刚石砂轮开展磨削对比试验,从工件表面粗糙度角度评价上述两种砂料对高纯钨磨削加工表面的影响。试验结果表明,绿碳化硅砂轮对应的工件得到了更理想的表面粗糙度。使用绿碳化硅砂轮开展工艺试验,分析在不同磨削参数下加工表面粗糙度的变化趋势,以此为依据对高纯钨磨削加工工艺参数进行评价与优化。综合考虑加工表面粗糙度以及加工效率,得出适合于钨磨削加工的参数为砂轮线速度v_s=23m/s、磨削深度a_p=8μm、工作台进给速度v_w=10m/min,该参数下得到的表面粗糙度均值为0.336μm。     

Thermomechanical coupling effect on characteristics of oxide film during ultrasonic vibration-assisted ELID grinding ZTA ceramics

Ultrasonic vibration-assisted ELID (UVA-ELID) grinding is utilized as a novel and highly efficient processing method for hard and brittle materials such as ceramics. In this study, the UVA-ELID grinding ZTA ceramics is employed to investigate the influence of thermomechanical loading on the characteristics of oxide film. Based on the fracture mechanics of material, the model of internal stress for oxide film damage is proposed. The thermomechanical loading is composed of mechanical force and the thermal stress generating from grinding temperature. The theoretical model is established for the mechanical force, thermal stress and internal stress respectively. Then the finite element analysis method is used to simulate the theoretical model. The mechanical force and grinding temperature is measured during the actual grinding test. During the grinding process, the effect of grinding wheel speed and grinding depth on the thermomechanical force and the characteristics of oxide film is analyzed. Compared with the conventional ELID (C-ELID) grinding, the mechanical force decreased by 25.6% and 22.4% with the increase of grinding wheel speed and grinding depth respectively, and the grinding temperature declined by 10.7% and 12.8% during the UVA-ELID grinding. The thermal stress in the latter decreased by 16.3% and 20.8% respectively, and internal stress reduced by 12.3% and 15.6%. It was experimentally found that the topographies of oxide layer on the surface of the wheel and the machined surface in the latter was better than that in the former. The results indicate that the action of ultrasonic vibration establish a significant effect on the processing. Subsequently, it should be well considered for future reference when processing the ZTA ceramics.     

复合纳米自润滑金刚石砂轮磨削SiC陶瓷的试验研究

提出一种复合纳米自润滑金刚石砂轮的制备方法,并对制备的砂轮进行SiC陶瓷的磨削试验,分析砂轮表面不同质量分数的复合纳米颗粒对磨削性能的影响。使用MoS₂、TiO₂纳米颗粒作为自润滑砂轮基底的填充材料,采用复合纳米自润滑金刚石砂轮和传统金刚石砂轮进行磨削对比试验,研究复合纳米自润滑金刚石砂轮的润滑机制。研究结果表明,复合纳米自润滑金刚石砂轮自释放的纳米颗粒有效地参与了磨削区间的润滑,砂轮的法相力、切向力降低,提升了工件表面质量。在磨削深度为2～8μm内,复合纳米自润滑金刚石砂轮的具体表现为法向磨削力降低18.6%～38.7%、切向磨削力降低11.2%～28.6%,工件表面粗糙度降低13.9%～41.5%。根据本试验所得数据,当砂轮表面复合纳米颗粒质量分数为8%时,润滑性能和工件表面质量最佳。     

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.     

原位自生TiB_2/Al复合材料磨削表面质量研究

原位自生TiB_2/Al复合材料具有密度小,比强度高,比模量大等特点,在航空航天领域具有广泛的应用前景。为探索原位自生TiB_2/Al复合材料的磨削加工性能,选用单晶刚玉SA砂轮、白刚玉WA砂轮和CBN砂轮在不同磨削参数下对TiB_2/Al复合材料进行磨削试验。首先研究了砂轮材质、转速、工件速度、磨削深度对工件表面粗糙度的影响规律;其次通过对工件表面形貌、磨屑形态、砂轮磨损的观测分析,探索了原位自生TiB_2/Al复合材料磨削表面成形机制;最后基于试验数据,给出了TiB_2/Al复合材料磨削工艺参数优选域。本研究可为颗粒增强金属基复合材料磨削加工提供基础理论支撑。