难加工材料超高速磨削亚表面损伤研究

航空航天领域关键零部件往往采用高性能难加工材料制成,极差的可磨削性使得材料的高质高效加工成为难以突破的瓶颈。本文提出采用超高速磨削方法解决上述问题,并针对多种具有代表性的航空航天领域工程材料,包括钛合金、镍基高温合金、反应烧结碳化硅及铝基碳化硅开展超高速磨削试验,对材料表面完整性进行了表征和分析讨论。结果表明,超高速磨削可提高工件表层材料的应变梯度和温度梯度,改善难加工金属、陶瓷、复合材料的可磨削性,降低亚表面损伤深度,提高材料去除效率。本文的探索性研究为航空航天难加工材料零部件的高质高效加工提供了一条可行的技术路线,具有广阔的应用前景。

超高速磨削机床主轴空间误差激光补偿方法研究

研究超高速磨削机床主轴空间误差激光补偿方法,合理测量超高速磨削机床主轴空间误差后,提出可行的补偿方法。利用模态分析方法,分析超高速磨削机床主轴的运动特性,获取超高速磨削机床主轴加工时的频率与振型,依据主轴运动特性,测量超高速磨削机床主轴空间误差;构建空间误差测量系统,并向机床内安装激光跟踪仪,将跟踪仪测量的结果传输至空间误差测量系统,空间误差测量系统采用克里金差值方法,获取主轴固定点范围内的空间误差,得到大量的空间误差样本;利用雅可比矩阵方法,补偿若干空间误差样本,得到超高速磨削机床主轴运动状态下的误差补偿量。经实验验证:该方法测量得到的空间误差与实际误差十分接近,经补偿后采用该机床加工的工件表面粗糙度更低,且表面纹理误差与轮廓的偏斜度更小。

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 .

超高速磨削机床主轴系统模态分析

针对液体动静压轴承支撑的超高速磨削主轴系统工作的特殊性,在机床工作过程中,主轴高速旋转,动静压轴承的支撑刚度随转速动态变化。为了解主轴系统工作过程中的动态特性,应用Flunent软件求解液体动静压轴承的动态支撑刚度,而后在此基础上利用有限元分析软件ANSYS建立超高速磨床主轴系统的三维有限元模型,并对其进行模态分析,得到了各阶固有频率和振型。通过设置不同转速下轴承的支撑刚度,获得主轴系统模态分析结果,并利用图解法求解出主轴系统的临界转速。分析结果表明主轴系统在高速旋转状态下,系统的结构刚度会发生变化,使主轴系统的固有频率改变,并且随着转速提高差异越显著。通过振动试验测试验证仿真分析的可靠性,经分析可知,试验与仿真的误差主要来源于支撑模型的简化。

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·

基于速度效应的高温合金高速超高速磨削成屑过程及磨削力研究

为探索砂轮线速度的提高对高强韧难加工材料成屑过程的影响规律,选择典型难加工材料高温合金GH4169,对其进行单颗磨粒高速超高速磨削试验,测量单颗磨削力,并通过观察分析单颗磨粒划擦痕迹以确定不同线速度条件下的临界成屑厚度,系统研究砂轮线速度在20～165 m/s范围内,磨削成屑过程与磨削力随速度变化的规律。研究结果表明,速度效应引起磨削过程阶段划分及临界成屑厚度的转变;同时,磨削力随着砂轮线速度的上升呈先增加后减小再增大的趋势,这些现象均表明速度效应使得难加工材料加工性发生转变,该转变是通过材料应变率强化与热软化两效应主导地位的转变而引起的。随着砂轮线速度的上升,高温合金材料单颗磨屑锯齿化程度加剧,且磨痕沟槽两侧隆起高度呈先减小后增大趋势,这些现象进一步说明速度效应导致材料成屑机制的转变。

超高速磨削的比磨削能研究

阐述了超高速磨削的机理,介绍了磨削中的尺寸效应和比磨削能。对超高速磨削条件下比磨削能的影响因素进行了分析,得出了在超高速磨削下,比磨削能与未变形的磨屑厚度的关系。同时,比磨削能随工作台速度、磨削速度、实际磨削深度以及材料的去除率的增加而降低,而良好润滑的磨削液可使比磨削能保持在低水平,在同样的磨削参数条件下,工件的材料对比磨削能也有一定的影响。采用超高速磨削,对改善磨粒的切削状态,降低比磨削能是非常有利的。

40Cr超高速磨削工艺实验研究

采用CBN砂轮，在砂轮线速度为90～210m／s的磨削条件下，对40Cr进行了超高速磨削工艺实验．分析了在超高速磨削过程中砂轮周围气障对磨削过程的影响。讨论了砂轮线速度、切削深度、工件速度等工艺参数对磨削力、工件表面粗糙度、比磨削能的影响．实验表明，在高速超高速磨削过程中，砂轮速度提高使得磨削力大大减小，工件表面粗糙度值下降，工件表面质量得到提高；加大切削深度而工件表面粗糙度值增加不大，大大提高了磨削效率，同时也保证了工件表面质量．

高速超高速磨削工艺及其实现技术

高速超高速磨削加工是先进制造方法的重要组成部分 ,集粗精加工与一身 ,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 ;分析了电主轴是高速超高速磨削主轴系统的理想结构 ,介绍了陶瓷滚动轴承、磁浮轴承、空气静压轴承和液体动静压轴承在主轴单元中的应用 ;超高速砂轮主要用电镀或涂层超硬磨料 (CBN、金刚石 )制成 ,介绍了超硬磨粒的特点和砂轮的修整 ,分析了在高速及超高速磨床上得到广泛应用的德国Hofmann公司生产的砂轮液体式自动平衡装置 ;介绍了高压喷射法 ,空气挡板辅助截断气流法 ,气体内冷却法 ,径向射流冲击强化换热法磨削液供给系统的特点 ;最后介绍了直线电机进给系统和声发射智能监测系统等实现高速超高速磨削的关键技术。

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

超高速磨削相关技术与工业应用

超高速磨削加工是先进制造方法的重要组成部分,是各种加工材料获得精确尺寸和表面完整性的主要加工方法。论述了超高速磨削相关技术,分析了超高速外圆磨削、快速点磨削、高效深切磨削等超高速磨削加工技术的国内外现状、最新进展及在工业中具体应用,阐述了发展超高速磨削加工的重要性。

CBN砂轮超高速磨削条件下加工表面粗糙度的实验研究

在高速超高速磨削工艺实验基础上,分析了砂轮线速度、切削深度、最大未变形切屑厚度等工艺参数对45#钢、40Cr两种材料磨削表面粗糙度的影响,揭示了在高速超高速磨削条件下用CBN砂轮进行磨削时,表面粗糙度值随砂轮线速度的提高而减小,随切削深度及最大未变形切屑厚度增加而加大的变化规律和机理。为特定材料在高速超高速磨削条件下的加工提供了参考依据。

超高速磨削冲击成屑模型构建与机理研究

建立了脆性材料压痕实验的理论模型 ,分析了脆性材料压痕实验条件下的比能 ,给出了单颗磨粒总比能计算公式。对脆性材料进行了超高速磨削实验 ,并对实验结果进行分析 ,得出了超高速冲击条件下 ,脆性材料可以产生塑性流动破坏的结论。根据实验结果 ,建立了超高速磨削冲击成屑模型 ,分析了超高速磨削条件下磨屑形成的基本原理 ,提出了超高速磨削条件下磨屑形成的新构想。

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。

超高速磨削实验台主轴系统的精密调整

简述了超高速磨削的概况。对自行研制的超高速实验磨床的主轴径向间隙与轴向间隙、主轴加工精度和表面粗糙度以及轴承供油系统进行了合理的调整。适当加大轴向间隙和径向间隙,且后轴承径向间隙略大于前轴承径向间隙,可保证主轴在超高速运转时正常工作,减少振动,防止抱轴。采用工艺轴刮研轴承获得均匀的径向间隙。超高速磨床主轴与动静压轴承之间相对滑动速度较高,选用粘度较小的L-FD2主轴油,可使主轴得到良好的润滑,减少发热量。提高主轴的加工精度和降低表面粗糙度,可提高主轴的旋转精度和减少主轴的磨损。试验证明合理的选择主轴径向间隙和轴向间隙是改装超高速磨床的关键技术之一。

用于超高速磨削主轴系统的液体动静压混合轴承的研制

超高速磨削可大幅度提高磨削效率，减少砂轮磨损，提高零件加工质量，是一项具有强大生命力和广阔前景的技术。轴承技术是超高速大功率磨削主轴系统的关键技术。本文介绍了一种适于超高速大功率工况的新型液体动静压混合轴承 (简称 SS－ HP HJB)，详细介绍了 SS－ HP HJB的结构形式、理论分析及数值计算。实验结果与理论分析结果很好地吻合，二者共同表明， SS－ HP HJB具有良好的稳态性能。

超音速火焰喷涂WC-Co涂层超高速磨削试验研究

为了解决超音速火焰喷涂WC涂层硬度高难以加工的问题,进行了超音速火焰喷涂WC涂层的超高速磨削试验,测量了不同磨削条件下的磨削力、表面粗糙度,观察了不同磨削条件下工件的表面微观形貌.结果表明,随着砂轮线速度的大幅度提高,即在高速超高速磨削条件下,涂层的磨削力、表面粗糙度都能得到明显的降低;同时涂层材料的去除方式更多的以塑性去除为主.总之在超高速磨削条件下,涂层工件的表面质量和磨削加工效率和砂轮的使用寿命都有明显提高。

高速超高速磨削加工技术的发展及现状

综述了高速超高速磨削加工技术的起源,概述了德国、美国以及日本等国的发展历程和目前的现状,并分析了国内近年来高速超高速磨削的发展。介绍了高速超高速磨削的机理,简单总结了高速超高速磨削的优越性和特点。高速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。高速超高速磨削具有巨大的经济效益。阐述了高速超高速磨削目前的发展趋势。

基于超高速磨削的CBN砂轮特性选择

结合超高速磨削的特点及超高速CBN砂轮结构,论述了超高速CBN砂轮中磨料的种类、特点及适用范围;粒度与磨削精度、粗糙度、效率的关系;硬度、浓度、组织的一般选用原则。着重讨论了结合剂的种类、特点和适用范围,突出了陶瓷结合剂CBN的优点,并强调了超高速磨削砂轮基体的重要性和设计要求以及材料的选择。

超高速磨削冲击成屑机理试验研究

根据超高速冲击理论,从磨粒与工件材料碰撞的角度研究了超高速磨削现象。为研究在超高速磨削条件下的磨屑形成机理,使用真实的人造金刚石和CBN颗粒作为磨料,将其粘接在7．62 mm的子弹头部,利用81式步枪作为加速、加载装置,分别对碳素钢、天然大理石、弹簧钢和高速工具钢四种材料进行了720 m／s的超高速冲击磨削试验,得到了若干有价值的超高速磨削的试验结果,并对试验结果进行了详细的分析。试验结果表明,在超高速冲击作用下,弹着点会产生瞬间高温,达到或超过材料的熔点,从而使子弹与钢板相接触区域的材料形成流动相,流动物质在磨粒和冲击波的作用下离开基体而形成磨屑。由此发现了超高速磨削冲击成屑现象,从更深的层面研究和揭示了超高速磨削的成屑机理,验证了“超高速磨削准流动相冲击成屑模型”的正确性。