精密磨削机床智能监测系统开发与应用

以大口径光学元件精密与超精密磨削为监控对象,搭建磨削机床智能监测系统,探索智能磨削监控共性技术。监测系统以NI-PXI为主要运行硬件平台,建立与数控系统的通信,以机床内部、内置和外置传感器相结合的方式,自动获取机床运行过程和磨削加工过程的重要动态过程信号以及其他相关数据,通过对磨削机床全生命过程延伸数据体系的管理与分析,实现机床热平衡监测与热误差补偿、磨削液循环监控以及砂轮磨削性能退化在线评估等目标,以智能监控方式确保磨削机床长期平稳运行和加工质量稳定。     

CBN砂轮磨削表面粗糙度试验研究

就ＣＢＮ砂轮表面状态、磨削多数及磨削液对磨削表面粗糙度的影响进行了研究，并提出了改善ＣＢＮ砂轮磨削表面粗糙度的有关措施。     

回转对称光学曲面磨削误差建模及补偿工艺研究

根据回转对称曲面的特点,利用轨迹包络的原理建立了一种光学曲面磨削的数学模型;分析砂轮半径误差和砂轮定位误差对回转对称光学曲面面形精度的影响;针对回转对称曲面建立了误差模型,将砂轮半径误差和砂轮定位误差进行分离和辨识;利用误差补偿机制补偿磨削过程中砂轮半径误差和砂轮定位误差,提高了回转对称曲面精度;在自主研发的磨床上通过实验验证了这种误差补偿机制的有效性。     

SG砂轮磨削钛合金烧伤机理

钛合金以其良好的耐热耐腐蚀性和特别高的比强度在国内外航空航天工业上得到了广泛的应用.针对钛合金在磨削加工过程中极易发生的磨削烧伤问题,采用先进的测试方法,对磨削过程中磨削力、磨削温度、工件表面粗糙度及表面形貌、表面层金相组织及显微硬度等变化规律进行了分析研究.研究结果表明,TC6钛合金在磨削温度超过600℃时即发生烧伤.表面形貌随磨削温度的升高而逐渐恶化.当发生严重烧伤时,工件表面有裂纹产生,其方向大致与磨削方向垂直.工件烧伤时材料表层的金相组织发生变化, α 相颗粒明显粗大,使得钛合金的物理机械性能下降.研究结果为寻求优化的高效、高精度钛合金磨削加工工艺提供理论及实验依据.      

MEMS微结构粘附问题研究

阐述了表面工艺制造MEMS时造成粘附现象的主要方面,并对其进行了完整的理论分析,得出粘附力的大小与器件所处环境的湿度、温度和结构的材料、表面情况以及相对运动等因素有关,并简介了各种技术方法在结构防粘附中的应用。     

镍基高温合金高效成型磨削的研究进展与展望

镍基高温合金因其优异的高温强度、热稳定性和抗疲劳特性,被广泛应用于航空发动机的核心部件,该材料机械加工性差,成型加工更加困难。本文阐述了镍基高温合金高效磨削工艺的研究现状,找出了成型磨削加工应用中存在的瓶颈,并对现有的解决方法加以剖析;提出以确保成型面具有相同单颗磨料切厚为目标优化成型砂轮磨粒排布,并与高效深切磨削工艺(HEDG)相结合的构想,以达到进一步挖掘高效成型磨削技术在航空难加工材料成型加工中潜力之目的。     

航发涡轮叶片气膜孔的磨削加工实验

针对目前航空发动机涡轮叶片气膜孔加工精度低和重熔层难去除的问题,提出了"电火花打孔、磨削扩孔"的新型气膜孔加工工艺,研制出小孔磨削专用微细CBN砂轮并对电火花气膜孔进行了磨削工艺实验。实验结果表明:经磨削加工后气膜孔圆度降低50.9%,孔径尺寸标准差降低90.7%,表面粗糙度降低65.9%,重熔层被全部去除,证明了航发涡轮叶片气膜孔磨削加工的可行性。     

金属结合剂金刚石砂轮的电火花整形

电火花加工法是金属结合剂金刚石砂轮的理想整形方法．它具有高效率、高精度等特点．本文讨论了青铜结合剂金刚石砂轮的电火花整形的基本规律：如脉冲电源电压、脉冲电源限流电阻、电源脉冲频率、脉冲占空比、砂轮转速、砂轮初始偏心量等因素对整形速度的影响．     

激光修锐树脂结合剂砂轮的试验研究

使用脉冲ＹＮＧ激光对树脂结合剂砂轮进行了修锐试验研究,并采用激光三维扫描方法对修锐前后砂轮的表面形貌进行测量．通过考察砂轮磨粒突出高度及有效磨粒数等表面形貌特征,比较了在不同的激光修锐参数下所获得的不同的修锐效果．试验结果表明激光修锐树脂结合剂砂轮是可行的,并指出了进行激光修锐工艺参数优化研究的重要性．     

K417合金缓进磨削烧伤表面形貌及形成机理

本文在严格控制的实验条件下,建立了磨削弧区温度同试件表面烧伤色之间的对应关系;并以扫描电镜(SEM)、电子探针(EPA)等较为先进的测试仪器为手段详细研究了K417镍基铸造高温合金缓进磨削中表面为正常、淡黄、黄褐、紫褐以及紫黑等深浅不同的色斑时诸试件表面形貌特征和对应的砂轮表面形貌特征,揭示了K417材料缓磨中表面形貌的变化特征及其形成机理。测试结果表明,K417材料缓磨表面出现烧伤色斑时,磨粒与试件材料之间存在粘结现象;试件表面出现粘结滞留的涂覆物。随表面烧伤色层次的加深,磨粒与试件材料之间的粘结越普遍、越严重,试件表面涂覆程度亦越强烈。当出现紫黑色斑时,表面还伴有微裂纹出现。