超高速磨削技术在机械制造领域中的应用

概述了超高速磨削加工的起源、发展历程和现状·总结了超高速磨削的优越性和若干特点·介绍了高效深磨、超高速精密磨削、难磨材料的超高速磨削在机械制造领域的应用和超高速磨削的绿色加工特性·高速和超高速磨削是提高磨削效率、降低工件表面粗糙度和提高零件加工质量的先进加工技术·超高速磨削能越过磨削'热沟',减少传入工件的磨削热,从而避免或减少工件表面磨削'烧伤',产生残余压应力的加工表面·超高速磨削可以对硬脆材料实现延性域磨削加工,对高塑性、高强度等难加工材料也有良好的磨削性能·

超高速磨削技术的发展及其主要相关技术

阐述了超高速磨削的机理与特点、介绍了其技术现状及发展趋势 ,分析了超高速磨削机理与工艺、超高速磨削用主轴单元制造技术、超高速磨削砂轮、磨削液及供液系统等主要相关技术 .

高速单颗磨粒磨削机理的研究

进行了单颗磨粒高速磨削 4 5钢、2 0Cr钢和典型难磨材料钛合金TC4和GH4 16 9高温合金的试验·试验结果表明 ,对于 4 5钢和 2 0Cr钢 ,高速条件下单颗磨粒磨削的比磨削能显著低于比熔化能·发现了国外一些学者提出的钢铁材料的最低比磨削能约束于材料比熔化能假设的例外·高速磨削四种材料均表现出尺寸效应·采用高速磨削 ,对改善磨粒的切削状态 ,降低比磨削能是非常有利的·在磨削钛合金TC4和高温合金GH4 16 9时 ,易发生金属粘附·锆刚玉磨削钛合金TC4比磨削高温合金GH4 16 9的粘附严重·高速下金属粘附作用减轻·

超高速点磨削相关机理研究

结合超高速磨削技术和点磨削工艺,给出对点磨削及其相关技术的理解。建立砂轮磨损和承载等模型,研究发现,与传统外圆磨削相比,点磨削砂轮承载更均匀,寿命更长,磨削性能更佳。由点磨削参数条件下的单颗磨粒成屑试验发现,磨粒的实际切深要比理论切深小,并由单颗磨粒成屑机理给出合理解释。由砂轮连续成屑机理和砂轮相对工件运动轨迹的分析发现,工件轴向进给速度应低于保证良好磨削表面的最小旋切圈数的临界值。点磨削是一种优质的旋切工艺,能够实现较大切深的磨削加工,兼具高材料去除率和高表面质量的优点。由于主轴偏摆,砂轮和工件接触无闭合磨削区,经湿磨试验发现,点磨削接触区内有更大流量的磨削液通过。

高速磨削中的快速现场动平衡技术

本文研究高速高精度磨削中的快速现场动平衡技术。利用线性系统的基本理论对砂轮—主轴系统的不平衡响应进行了分析。论证了快速现场动平衡技术的基本原理并提出了一种实用的快速现场动平衡方法。平衡过程由预平衡和现场动平衡两个步骤构成。对一定安装条件的砂轮 -主轴系统 ,通过预平衡测定不平衡量与轴承座振动幅值的比例常数及振动量相对于不平衡量的滞后角。利用测出的比例常数和滞后角 ,对高速磨削过程中出现的不平衡振动 ,可实现转子系统一次试加重的快速动平衡。可在数分钟内使转子的残余不平衡量降低至原始不平衡量的 5 %以下。实验表明该方法具有平衡精度高 ,平衡速度快 ,易实施的特点。

磨削加工表面粗糙度理论模型修正方法

大多数计算磨削表面粗糙度的理论公式都是基于砂轮表面磨粒与工件表面的几何创成机理建立的.理论公式虽然计算精度较高,但由于对一些磨削条件的简化,特别是假定工件表面全部由切削过程完成而忽略了材料的塑性隆起变形对表面粗糙度的影响,使其计算结果往往小于实际表面粗糙度数值.分析了磨削加工表面塑性隆起对轮廓最大谷底高度的影响,提出了计算磨削表面粗糙度数值的塑性影响系数及其理论修正公式,并给出了理论计算与实验结果.

卧式加工中心主轴温度场预测与热误差分布

通过有限元与试验测试结合的方式,研究了加工中心主轴温度场和热误差分布规律。研究发现,卧式加工中心热变形与温度有较好的对应关系,主轴发热量增大引起主轴变形增大,主轴转子与轴承的摩擦生热是主轴系统高速转动时热量产生的主要原因。主轴热平衡时间大约90min左右,并且后轴承附近的温度最高,温升幅度最大。通过有限元方法进行热分析,可以在机床样机定型之前进行热对称结构设计,提前进行结构优化。

单颗磨粒高速磨削45钢和20Cr钢的研究

进行单颗磨粒高速磨削45钢和20Cr钢的试验。研究塑性隆起、面积去除比率和切屑形态,以及速度、磨削截面积对单颗磨粒磨削力的影响。基于摩擦系数的数学模型和试验结果,获得单颗磨粒磨削的摩擦系数。讨论了速度、材料和磨粒对摩擦系数的影响。

超高速点磨削砂轮的结构优化设计与制备

采用大气孔陶瓷结合剂将CBN超硬磨料压铸到42CrMo合金钢基盘,将磨料层设计成包含斜面的倾斜结构以便更利于点磨削加工。对砂轮基体内部微小单元建立应力应变与其增量之间的关系,研究砂轮基体在高速旋转时的应力和基体变形的分布梯度,得出了基体强度校核的理论公式。研究表明,应力和变形都随砂轮转速提高而呈现二次方增大的趋势。依据点磨削工艺要求,应用有限元方法对砂轮结构进行优化,制备了试验砂轮。

超高速纳米陶瓷结合剂CBN砂轮制备与实验

将纳米复合材料技术应用于超高速陶瓷结合剂CBN砂轮试验研究,制备出力学性能和热学性能有明显改观的纳米陶瓷结合剂.与普通陶瓷CBN砂轮结合剂的实验结果相比,纳米陶瓷结合剂在耐火度、线膨胀系数、浸润性以及抗折强度上都有着显著优势,其砂轮贴片样条抗折强度达到了88.23 MPa,耐火度约为795℃.以此制备出的超高速纳米陶瓷结合剂CBN砂轮,不但安全性高,而且在对不锈钢、钛合金、高速钢几种难磨金属的干磨实验测试中也表现出了良好磨削性能.

快速点磨削周边磨削层模型及参数

为深入研究快速点磨削机理及工艺,根据快速点磨削的技术与几何学特征,建立点磨削周边接触层及参数的数学模型,对砂轮和工件的等效速度和直径、磨削参数进行理论分析。在已建立快速点磨削接触层及参数的理论模型基础上,推证计及点磨削变量角度和磨削深度的砂轮周边理论接触宽度的计算公式,并对超薄快速点磨削砂轮周边理论接触宽度和表面粗糙度进行数值仿真。结果表明：与普通外圆磨削不同,砂轮周边与工件实际接触宽度并不恒等于砂轮宽度,点磨削变量角度和磨削深度显著影响砂轮周边的实际接触宽度与工件表面粗糙度数值。

超高速磨削中的砂轮自动平衡技术

砂轮在线自动平衡装置是超高速磨削中的关键技术 ,是保证超高速磨削加工顺利进行的必要条件。本文简述了砂轮在线自动平衡的基本原理 ,分析了液体式、气体式、机械式自动平衡系统的工作原理和各自的性能特点 ,并介绍了德国

微细切削的尺度效应研究

重点阐述了微切削中尺度效应对切削力和加工表面粗糙度的影响 ,通过切削试验测定了在微切削过程中切削用量对切削力和表面粗糙度的作用规律 ,并绘制了相应的曲线。在对数据分析的基础上 ,初步验证了微切削中的尺度效应理论。

超高速磨削砂轮技术发展

高速超高速磨削加工是先进制造方法的重要组成部分,集粗精加工于一身,达到可与车、铣和刨削等切削加工方法相媲美的金属磨除率,而且能实现对难磨材料的高性能加工。本文主要论述了高速超高速磨削工艺技术的特点;分析了超高速砂轮用电镀或涂层超硬磨料(CBN、金刚石)的特点以及修整方法,介绍了广泛应用于高速及超高速磨床的德国Hofmann公司砂轮液体式自动平衡装置。

超高速点磨削工艺磨削液的注入方式研究

分析了磨削液的冷却润滑机制和陶瓷结合剂CBN砂轮的堵塞机制;设计和完成了超高速点磨削砂轮堵塞试验;研究了超高速点磨削试验喷嘴形式和喷嘴布置,提出了将磨削区磨削液高压注入和非磨削区常压清洗相结合的超高速点磨削供液方式。

光学玻璃磨削机理的仿真研究

采用有限元仿真分析方法,利用有限元增量理论建立了玻璃材料的弹塑性本构关系,对单颗金刚石磨粒的磨削过程进行了仿真,最后从最大拉应力、磨削力、磨削力比3个方面对仿真结果进行了分析研究,为玻璃磨削加工的工艺参数优化和工艺规划奠定了基础。

高速磨削难加工材料的研究进展

高速磨削是实现对难加工材料的高效、优质加工的一种先进加工技术。本文总结了难加工材料高速磨削的相关研究,从磨削力、磨削温度、磨削比能、表面形貌等磨削特性进行探讨。

快速点磨削变量角度对表面粗糙度影响机理研究

基于点磨削周边接触宽度和点磨削表面粗糙度的数学模型,分析了磨削变量角度的变化对工件表面粗糙度的影响机理,完成了磨削变量角度影响工件表面微观几何特性的快速点磨削加工实验,并将基于点磨削表面粗糙度理论模型的计算值与实验结果进行了比较。结果表明:随着垂直点磨削变量角度的增大,接触区周边接触宽度沿工件轴向的分量减小,工件表面粗糙度增大。实验和计算结果基本吻合,并具有相同的变化趋势。

高速高效低粗糙度磨削工艺参数寻优

根据工艺参数的数学模型和最优化原理 ,在以加工零件表面最低粗糙度及高生产率的前提下 ,对高速磨削工艺参数进行寻优 .

高速磨削参数的优化

本文针对高速磨削下磨削加工表面质量的要求,综合考虑各磨削参数对其的影响,通过理论分析、试验研究,实现磨削参数的优化。