工程陶瓷超声振动磨削残余应力特性研究

在自行研制的二维超声振动磨削系统下对工程陶瓷表面残余应力特性进行了试验研究,在同样的参数下,与普通磨削表面残余应力进行比较和分析得出:两种磨削方式下表面残余应力皆为压应力,且随着磨削深度的增加,两种磨削方式下表面残余应力均呈现减小趋势,但超声磨削残余应力的减小趋势较普通磨削缓慢。超声振动磨削表面残余应力大于普通磨削。其他参数不变,随着磨粒的增大,两种方式表面残余应力呈上升趋势。     

ELID沟道成形磨削氧化膜特性及影响作用实验

针对ELID沟道成形磨削特点,研究了磨削过程中氧化膜的特性及其影响作用。探讨分析了氧化膜的电流表征、氧化膜在沟道成形磨削中的状态变化以及氧化膜状态对磨削力和表面粗糙度的影响。实验过程中,电解电流从1 A增长到4 A,氧化膜厚度从35.33!m减小到11.07!m,法向磨削力从7.06 N增长到36.12 N,切向磨削力从1.62 N增长到4.47 N;垂直于磨削方向的表面粗糙度由0.256!m增长到0.355!m,平行于磨削方向的表面粗糙度由8 nm增长到13 nm。结果表明,氧化膜越厚,磨削力和表面粗糙度越小;氧化膜越薄,磨削力和表面粗糙度越大。     

缓进磨削技术与设备

本成果解决了涡轮工作叶片榫齿加工的关键 ,经试验研究 ,掌握了缓进磨削工艺特点、缓进磨床的制造及配套技术。缓进磨削工艺是用大吃刀缓进给的方式磨削难加工材料和复杂型面 ,吃刀深度 5ｍｍ～ 10ｍｍ。有的采用连续修正技术 ,进给速度由 2 5ｍｍ/ｍｉｎ～ 30 0ｍｍ/ｍｉｎ ,提高到 10 0ｍｍ/ｍｉｎ～ 12 0 0ｍｍ/ｍｉｎ ,而且减少了磨削抗力和提高了磨削精度。切削过程采用强冷却 ,冷却压力 0 .2 9ＭＰａ ,冲洗压力 0 .784ＭＰａ。磨削效率超过国外同类机床水平的 5 0 % ,价格仅为进口机床的三分之一 ,操作简单。现开发成功三种缓进磨床 :…     

基于不同磨粒的氮化硅陶瓷磨削特性研究

采用多颗磨粒磨削仿真和实验相结合的方式研究磨削过程的磨削力、磨削温度和已加表面形貌。对比分析了多颗磨粒和传统单颗磨粒磨削模型在磨削特性上的差异性,并对多颗磨粒磨削仿真模型进行了验证。结果表明：当磨削速度减小、磨削深度增大时,多颗/单颗磨粒仿真与实验的磨削力均增大;当磨削速度和磨削深度增大,多颗/单颗磨粒仿真与实验的磨削温度均增大;当进给速度增大时,单颗磨粒仿真的磨削力减小、磨削温度先减小后增大,多颗磨粒仿真和实验的磨削力增大、磨削温度减小;多颗磨粒磨削时的磨削力和磨削温度大于单颗磨粒磨削时的力和温度;多颗磨粒仿真后工件表面形貌与实际加工后表面形貌相符。基于多颗磨粒磨削工程陶瓷的有限元仿真模型相比于单颗磨粒模型可更好的模拟实际加工情况。     

平面磨削钛合金时磨削力和磨削温度的试验研究

磨削力和磨削温度是磨削过程的两个重要物理量,影响着被加工零件的精度和表面质量.我们按照正交试验法选择砂轮速度、工件速度、磨削深度为试验因素,进行钛合金磨削试验,建立了磨削力和磨削温度经验公式.并且分析了磨削力和磨削温度随磨制过程所表现出来的规律.     

激光宏观结构化金刚石砂轮磨削氧化铝工艺

为了研究砂轮表面结构化对砂轮磨削性能的影响,利用脉冲激光对树脂结合剂金刚石砂轮进行了表面宏观结构化。采用6种不同类型的金刚石砂轮表面宏观结构进行了氧化铝的磨削实验,建立了激光宏观结构化金刚石砂轮的磨削力模型,比较了6种不同激光宏观结构化金刚石砂轮与非结构化砂轮在不同磨削参数下磨削力的差异,分析了砂轮制造后的表面形貌与结构化砂轮的磨损特性。实验结果表明,砂轮宏观结构化对磨削性能有很大影响,激光宏观结构化砂轮的磨削力可以减小2. 5%~24. 5%,砂轮结构化后的表面形貌出现石墨化现象;宏观结构化砂轮沟槽边缘磨损加剧,但沟槽磨损并没有明显加快宏观结构化砂轮的磨损。     

电解在线修整在超精密磨削中的应用

介绍了由铁系结合剂砂轮、直流脉冲电源和水溶性磨削液等构成的电解在线修整磨削方法的原理、特性及镜面磨削的应用方式．     

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。     

用金刚石砂轮高效率磨削硬质合金——谈谈金刚石砂轮湿磨工艺

金刚石砂轮是磨削硬质合金材料最有效的工具之一。目前一般都采用树脂结合剂的金刚石砂轮,用于磨方法磨削硬质合金,磨削时磨料尖刃所产生的局部磨削热在400℃以上,致使结合剂软化,影响了磨料与结合剂的结合强度,使得一半左右的磨料还没有充分发挥磨削作用时,就从砂轮上脱落下来了,因而影响了这种工具的广泛使用。针对这个问题,我们在生产实践中摸索出一种比较先进的磨削方法即湿磨法。所谓湿磨法,就是使用铜基结合剂的金刚石砂轮并加冷却液进行磨削。用湿磨法磨削硬质合金,磨削深度由0.02毫米增加到3毫米,砂轮使用寿命由原来的三至六个月延长到二至三年,充分发挥了金刚石砂轮磨削硬质合金的优越性。     

Al2O3陶瓷蠕动进给超声磨削特性试验研究

在改装成的超声磨削机床上进行了陶瓷超声磨削与普通磨削的对比试验,以揭示蠕动进给超声磨削加工的磨削特性及其材料去除机理。结果表明:当超声振动方向与磨削进给方向相同时,超声振动所引起的抛磨作用非常显著,超声磨削的表面粗糙度比机械磨削的低;Al2O3陶瓷在一般条件下超声磨削的去除方式仍属于脆性断裂,以晶粒粉碎、穿晶断裂为主,但伴随有沿晶断裂、弹性划擦、塑性流动等现象。     

TC4-DT钛合金磨削表面特性及其摩擦磨损性能

钛合金是一种典型难磨削加工材料,磨削表面易出现烧伤、裂纹等热损伤。本文开展了TC4-DT钛合金磨削实验,通过扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）、X射线衍射（XRD）、显微硬度仪、金相显微镜及球-盘摩擦磨损实验仪研究了其表面特性及摩擦磨损性能。结果表明：低速磨削表面质量好,摩擦磨损性能较基体略提高;当砂轮线速度为80 m/s时,磨削表面质量良好,摩擦系数为0.38,较基体降低40%;而砂轮线速度为100 m/s时,磨削表面出现严重烧伤、网状裂纹。因此选择合理的高速磨削工艺可避免烧伤、裂纹等热损伤缺陷,并可有效改善表面摩擦磨损性能;磨削表面干摩擦磨损机制为磨粒磨损、粘着磨损和剥层磨损。     

基于键图理论的无心磨削过程等效碳排放量统计方法研究

减少碳排放、实现可持续制造是制造业迫切需要解决的问题,而量化制造过程中的碳排放量是优化制造方案的必要条件。本文针对无心磨削加工过程,利用键合图理论对数控无心磨床子系统建立能耗模型,并提出了一种综合考虑能耗、资源消耗、废弃物处理的无心磨床磨削加工过程低碳性评价方法,可以全面地对无心磨削过程的等效碳排放量定量计算,为优化磨削参数、机床配置参数建立理论基础。     

表面完整性对FGH95合金高温疲劳性能的影响

金属构件的加工表面完整性状态对其整体疲劳性能具有显著影响。本工作研究了磨削、磨削+铸钢丸喷丸、磨削+陶瓷丸喷丸和磨削+复合喷丸4种表面加工集成方法对FGH95合金高周疲劳性能的影响规律。采用表面粗糙度仪、X射线残余应力测试仪和显微硬度计分别对不同复合加工方法试样的表面粗糙度、表面残余应力分布和硬度梯度等表面完整性参数进行了表征;采用旋转弯曲疲劳试验机测试了缺口(应力集中系数Kt=1.7)试样的旋转弯曲疲劳,研究不同表面完整性状态对缺口试样高温疲劳寿命的影响规律。结果表明:相对磨削,磨削+铸钢丸喷丸、磨削+陶瓷丸喷丸和磨削+复合喷丸三种方法均可显著提高试样的高温疲劳寿命;其中,磨削+复合喷丸方法获得了最优的表面残余应力场、硬度梯度、表面粗糙度和高温疲劳寿命增益效果。     

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。     

渐开线碟形砂轮磨削面齿轮数控加工研究

为进行面齿轮数控精密加工,提出了一种渐开线碟形砂轮磨削面齿轮加工方法.根据面齿轮成形过程及磨削加工原理,推导了渐开线碟形砂轮磨削面齿轮齿面方程,进行了面齿轮磨削加工机床设计,给出了基于机床结构的面齿轮磨削加工方法,进行了磨削加工过程中的啮合点刀位计算;借助VERICUT软件进行了面齿轮数控磨削加工仿真,最后进行了面齿轮磨削加工试验,通过对面齿轮齿面进行检测,得到齿面偏差最大值为-10.1~12.1μm,结果验证了渐开线碟形砂轮磨削加工面齿轮方法的正确性.      

磨削加工中声发射监测技术研究进展

从磨削加工声发射监测原理、特征提取与选择、监测模型和监测系统开发4个方面系统地阐述了磨削加工声发射监测技术的研究现状。首先针对磨削中声发射信号源及特性进行综述,重点阐述不同磨削状态下声发射监测的原理;随后对比了磨削加工声发射监测中常见的特征提取与选择方法和监测模型,比较各方法的优缺点,概括了现有监测系统的开发情况;最后对以上几方面研究的发展趋势进行了展望。     

钛合金TC4电火花诱导可控烧蚀高效磨削技术研究

利用大部分金属尤其是难加工金属的可燃特性,开发一种针对难加工金属材料的新加工工艺——电火花(EDM)诱导可控烧蚀高效磨削技术。采用开槽导电砂轮进行磨削加工,首先利用导电区域与加工材料产生电火花诱导放电并通入助燃氧气,使材料表面产生电火花引燃烧蚀并软化,然后将已烧蚀和软化的材料磨除,对钛合金TC4进行烧蚀磨削试验,并与常规电火花磨削和机械磨削进行对比,分析了材料去除率(RMM)、表面质量和机床主轴电机功率变化等指标。结果表明,在试验条件下,烧蚀磨削在放电利用率提高的同时可获得表面粗糙度为0.59 μm的加工表面,与机械磨削的表面粗糙度值相近,而相同条件下电火花磨削的表面粗糙度为1.29 μm。由于烧蚀后产生了软化层,在切深小于软化层厚度的条件下,相对于电火花磨削和机械磨削状况,烧蚀磨削主轴电机功率相比空载时的增加值分别降低了95.2%和96.8%。此工艺方法可大大提高难加工材料的可磨削性能。     

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。     

IC10定向凝固高温合金缓进给磨削表面完整性研究

通过设计不同磨削工艺参数组合,研究了定向凝固高温合金IC10在缓进给磨削过程中表面完整性的变化,分析了IC10合金在缓进磨削过程中工艺参数对磨削表面粗糙度、显微硬度、三维形貌、显微组织的影响规律。研究表明:IC10合金在缓进给磨削过程中,当砂轮线速度V_s在15～20m/s之间变化,工件进给速度V_w不大于200mm/min,磨削深度a_p不超过0.5mm时,可以获得较好的表面质量。另外,IC10在缓进给磨削过程中会产生较严重的加工硬化现象,硬化程度最大可达26.9%,最大硬化层深度可以达到230μm。同时,IC10在缓进磨削过程中沿磨削深度方向上会产生表面白层和塑性变形层,其深度分别在0.24～3.2μm和0.48～3.8μm之间变化。     

航空发动机钛材料磨削技术研究现状及展望

钛材料主要指钛合金、钛铝金属间化合物和钛基复合材料,具有密度低、强度高、抗氧化与蠕变性能好等优异特性,在航空发动机领域具有广泛应用前景。钛材料属于典型的难加工材料。磨削是高效精密加工钛材料的重要方法,可以获得良好的加工精度和表面质量。首先概述了钛材料在航空发动机中的应用及其磨削工艺技术总体情况。随后,从磨削力与磨削温度、砂轮磨损、材料去除机理、表面完整性等方面阐述了钛材料磨削技术的研究进展,并总结了针对钛材料磨削关键问题提出的新工艺和新方法。最后,对钛材料磨削技术未来的研究方向进行了展望。