Advances in fabrication of ceramic corundum abrasives based on sol–gel process

Corundum abrasives with good chemical stability can be fabricated into various free abrasives and bonded abrasive tools that are widely used in the precision machining of various parts. However, these abrasives cannot satisfy the machining requirements of difficult-to-machine materials with high hardness, high strength, and strong wearing resistance. Although superhard abrasives can machine the above-mentioned materials, their dressing and manufacturing costs are high. By contrast, ceramic corundum abrasives fabricated by sol–gel method is a cost-effective product between conventional and superhard abrasives. Ceramic corundum abrasives exhibit self-sharpening and high toughness. In this review, the optimization methods of ceramic corundum abrasive properties are introduced from three aspects: precursor synthesis, particle shaping, and sintering. Firstly, the functional mechanism of seeds and additives on the microstructural and mechanical properties of abrasives is analyzed. Specifically, seeds can reduce the phase transition temperature and improve fracture toughness. The grain size and uniformly dense structure can be controlled by applying an appropriate amount of multicomponent additives. Then, the urgent need of engineering application and machinability of special shape ceramic corundum abrasives is reviewed, and three methods of abrasive shaping are summarized. The micromold replication technique is highly advanced and can be used to prepare functional abrasives. Additionally, the influence of a new sintering method, namely, two-step sintering technique, on the microstructural and mechanical performance of ceramic corundum abrasives is summarized. Finally, the challenge and developmental trend of the optimization of ceramic corundum abrasives are prospected.     

散粒磨粒抛光运动轨迹的仿真与合理参数的选择

通过计算机模拟出磨粒的运动轨迹,从而得出影响抛光质量的因素,并提出了合理的抛光运动参数。     

轻型高精度卫星的变结构姿态控制器

针对某些小卫星高指向精度和高稳定精度的姿态控制要求,设计了能克服反作用轮转速过零扰动的变结构姿态控制器,并对反作用轮转速过零时低速摩擦对卫星姿态产生扰动的机理进行了分析,建立了仿真用反作用轮低速摩擦动力学模型。同 PID控制器相比,该变结构姿态控制器能有效抑制反作用轮的低速摩擦影响,并具有良好的鲁棒性。数学仿真进一步证明了该变结构姿态控制器的有效性,其指向精度和稳定精度分别可达 0.3°和 0.0 0 1°/     

真空感应钎焊单层金刚石砂轮的实验研究

在真空条件下用Ni-Cr合金做钎料进行了钎焊单层金刚石砂轮的实验研究，实现了金刚石与钢基体间的牢固化学冶金结合。通过扫描电镜X射线能谱，结合X射线衍射结构分析，发现Ni-Cr合金中的Cr原子与金刚石表面的碳原子反应生成稳定连续的Cr3C2膜，在钢基体结合界面上生成（FexCry）C，这是实现合金层与金刚石及钢基体之间都有较高结合强度的主要因素。通过磨削实验验证了金刚石确实有较高的把持强度。     

浮力磨粒球性能对工件抛光影响的实验研究

从制作浮力磨粒球材料的性能参数和加工参数入手,综合考虑影响抛光加工的多种因素,应用实验分析方法,研究了磨粒球的直径、磨粒球的层厚和浮力磨粒球抛光工件时的去除量、加工件表面品质的关系.并对抛光工件时浮力磨球的浮力对工件抛光的影响作了分析.     

砂布轮柔性抛光力的建模与参数优化

砂布轮柔性较大可以实现航空发动机叶片微面切触自适应抛光,提高叶片表面完整性和力学性能。抛光力是影响抛光表面完整性的关键参数,通过单因素试验分析确定了砂布轮抛光力的影响参数及其影响规律,通过正交试验和极差法确定了影响抛光力的主要参数是砂布轮的压缩量和转速;利用二元二次回归正交试验得出了抛光力的预测模型,利用该模型分析了抛光力预测误差变化趋势,明确了不同转速下抛光力主要影响参数的稳定域;整体叶盘的抛光试验表明：通过合理控制抛光力,可以实现表面粗糙度小于0.4 μm的抛光效果,且效率比人工提高20%。     

低温磨料气射流加工PDMS实验研究

通过自研的低温磨料气射流加工装置进行低温磨料气射流加工聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)实验研究,分析了加工时间、加工距离、冲蚀角度和磨料粒径对冲蚀率、孔深和孔横截面形貌的影响。结果表明:随着加工时间的增加,冲蚀率先增大后减小,在第1阶段加工过程中,孔深与加工时间大致呈线性关系,增加加工时间还可使孔底部变平整;存在一个最佳加工距离使孔深最大,当加工距离大于最大加工距离时,孔深将随着加工距离的增加而急剧下降,孔的锥度随着加工距离的增大而增大;当冲蚀角度处于30°～60°之间时,冲蚀率最大,随着冲蚀角度的增加,孔的形状逐步由椭圆形变成圆形;存在一个最佳磨料粒径,使冲蚀率和孔深达到最大;当冲蚀角度小于90°时,低温磨料气射流加工PDMS材料去除机理为塑性去除和脆性去除的结合。     

STUDIES ON MAGNETIC ABRASIVE MACHINING

磁性磨料磁力研磨是近年发展起来的一种高效率、高质量的抛光方法，能够加工复杂外形工件和各种内壁、内腔表面，具有加工装置易于控制、工作环境清洁、加工成本低等优点，具有广阔的应用前景。本文设计、制造了加工装置并进行了一系列的试验，在研磨过程各主要参数对研磨的影响作了研究。试验结果表明，研磨初期加工效率较高，但随着研磨时间的延长，研磨效率降低，研磨质量提高不多；工件转速越高，研磨效率越高，而对研磨质量则没有影响；研磨存在最佳的加工间隙与电流强度值，在此条件下，研磨效率高，研磨质量也较好。本文最后对加工机理作了理论分析，认为磁极的设计与制造研磨能力好、磁性强的磁性磨料是非常重要的。     

不锈钢镜面的游离磨粒精密加工

利用游离磨粒加工方法对马氏体平面不锈钢SUS440C试件进行精密加工.通过田口实验方法对研磨阶段的工艺参数进行了优化,涉及的工艺参数包括研磨盘转速、加工载荷和加工时间.利用优化的研磨工艺加工后试件表面粗糙度达Ra72nm.抛光过程中使用聚氨酯抛光垫和二氧化硅磨粒,经抛光后试件表面粗糙度达Ra8nm、表面呈镜面.     

页轮干式磨削Ti6Al4V合金

进行了Ti6A14V合金锆刚玉页轮和碳化硅页轮的磨削性能试验研究,分析了磨削用量对磨削力、磨削温度和磨削表面完整性的影响。磨削力通过KISTLER9265B测力仪测定,磨削表面温度由NIUSB-621X信号采集系统测得,磨削表面形貌和金相组织由HiroxKH-7700型体视显微仪和Quanta200型扫描电镜（SEM）观察,表面粗糙度由Mahr Perthometer M1粗糙度仪测得,表层显微硬度通过HVS—1000硬度计测定。研究结果表明：页轮磨削钛合金工件表面没有发生烧伤现象,磨削热影响区厚度小于50μm,锆刚玉页轮比碳化硅页轮更适合干式磨削钛合金。