超硬微结构表面模具的精密磨削加工技术

针对超硬模具材料,研究磨削方式(顺磨和逆磨)、进给率和主轴转速等磨削参数对磨削后微结构表面的表面粗糙度和尖锐部分完整性的影响规律。基于磨削结果,对微结构表面质量不均一现象以及微结构表面磨削过程中的砂轮磨损分布进行研究。试验结果表明磨削后的微结构侧表面粗糙度小于底面粗糙度。采用逆磨可以获得更低的粗糙度和更加完整、锋利的尖锐部分。磨削后的表面粗糙度随着进给率的降低而减小,当进给率为0.2 mm.min–1时,微结构底面平均表面粗糙度Ra89 nm,侧面为Ra 60 nm。磨削后,尖锐部分圆弧半径随进给率的降低呈现减小趋势,当进给率为0.5 mm.min–1时,其平均圆弧半径最小,为0.67μm。主轴转速对表面粗糙度和尖锐部分圆弧半径的影响不大。由阶梯光栅表面结构性引起的,相对于其各个表面的磨削轨迹不相同,是导致磨削后阶梯光栅表面质量不均一现象主要原因。在微结构表面的磨削加工过程中,相对于砂轮的径向和轴向磨损,砂轮的形貌磨损更为严重。

金属基结合剂超硬砂轮的电火花修整

采用自行研制的ELID磨削专用脉冲电源对金属基结合剂超硬砂轮进行电火花整形 ,分析了不同电火花整形方式的电路原理及整形效果 ,并对砂轮的电火花整形机理及整形效率进行了研究。研究结果表明 ,采用方波脉冲式电火花修整金属基结合剂超硬砂轮可获得良好的砂轮表面质量和高的整形效率。

高温钎焊立方氮化硼界面微结构

以Ag Cu Ti合金为钎料采用真空钎焊的方法在优化的钎焊温度和时间下 ,实现了立方氮化硼 (CBN)与砂轮基体的牢固连接。运用扫描电镜 (SEM)、X射线能谱仪(EDS)及X射线粉末衍射仪 (XRD)对连接界面的微观组织以及CBN表面生成物的三维形貌、化学成分、物相结构进行了综合分析。结果表明 ,钎料中的元素Ti向CBN表面扩散富集 ,生成了针状TiB2 和TiN ,在磨粒与钎料界面形成化学冶金结合 ,这是CBN与Ag Cu Ti钎料间有良好浸润性和高结合强度的主要原因。

陶瓷喷涂层精密镜面磨削技术的实验研究

在工件表面用喷涂方法形成陶瓷涂层 ,可以显著改善其性能。但是由于陶瓷喷涂层的硬脆特性 ,难以进行精密加工。本文引入金属基超硬磨料砂轮在线电解修整 (ELID)技术 ,对陶瓷喷涂层进行精密镜面磨削的实验研究。结果表明 ,该技术加工精度高、表面质量好 。

金属结合剂超硬磨料砂轮动态高效快速电火花电解磨削复合精密修形技术的研究

根据电化学原理,利用金属结合剂砂轮导电和可电蚀的特性,将电火花加工技术和电解磨削技术有机结合起来,用于金属结合剂砂轮的精密修形。在位动态电火花电解磨削复合精密修形法采用电火花蚀除,电解去除和磨削加工的综合效应,能够低成本、高效率地获得高精度的修整砂轮。在位动态电火花初修形后,砂轮的圆度误差<10μm,修形速度可以达到每小时的去除量0.4mm;在线电解磨削精密修形后,砂轮的圆度误差<1μm;修形速度可以达到每小时去除余量50μm。

Mo含量对铁基熔覆层组织及性能的影响

为改善铁基熔覆层组织的均匀性,提高其耐磨性能,利用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计和磨损试验机,研究了Mo元素对铁基熔覆层组织及性能的影响。结果表明,不添加Mo的熔覆层主要由奥氏体和针状碳化物(M_(7)C_(3))组成,熔覆层组织不均匀,整体硬度波动大,耐磨性较差,磨损过程中出现了大范围剥落;添加Mo元素后,熔覆层组织均匀细化,强化相(M_(7)C_(3)及Fe_(7)Mo_(3))主要呈网状分布,整体硬度较为均匀,其中Mo添加量为10%时熔覆层的耐磨性能最好,较基体提升了1.76倍。因此,加入Mo元素可以改善铁基熔覆层组织的均匀性及耐磨性,研究结果可为提升材料表面的耐磨性提供理论参考。

金属基超硬磨料砂轮电火花—ELID复合修整试验研究

针对金属基超硬磨料砂轮高质量难修整的问题,采用电火花—ELID复合修整技术,打破传统的低精度的一步到位修整方法,并基于正交试验对修整参数组合进行优化,由极差分析得到各因素对金属基超硬磨料砂轮修整质量的影响程度大小,并以此为基础进行工艺试验研究。

ELID精密镜面外圆磨削技术的应用

在线电解修整 (ELID)精密镜面磨削有效地实现了许多难加工材料的平面精密加工和高效加工。本文介绍了ELID磨削技术在精密镜面外圆磨削上的应用。通过采用金属基超硬磨料砂轮在线电解修整对硬质合金、碳化硅陶瓷进行精密镜面外圆磨削 ,得到了表面粗糙度Ra=0 .0 2 5～ 0 .0 2 8μm的加工表面。

基于ELID磨削在位电火花精密修形加工液的开发

针对以去离子水为介质电火花加工存在的导电率不稳定,放电火花不均匀,导致砂轮轮廓精度等级差和以煤油为介质的电火花加工存在易燃和污染环境的难题,以去离子水为基体进行电火花加工液成分优选的正交实验,探究爆炸剂、润滑剂、消泡剂及分散剂在加工液中的配比和含量对砂轮轮廓精度的影响规律;通过基恩士二维激光测距仪将砂轮的横截面轮廓数据进行采集,用MATLAB导入数据作砂轮截面轮廓求解峰值包络线图,评价砂轮修整前后的轮廓截面精度。开发基于ELID磨削在位电火花精密修形加工液。实验证明:当采用爆炸剂4%,润滑剂0.6%,消泡剂6%,分散剂3%时的加工液进行在位电火花精密修形后的砂轮能够达到精密成形加工所要求的精度等级。

钎焊立方氮化硼砂轮的研究评述

钎焊立方氮化硼砂轮作为电镀立方氮化硼砂轮的替代产品,具有优越的性能特点。文章总结了国内外学者在焊立方氮化硼的钎机理、工艺方案以及钎料选择等方面的研究内容,并对钎焊立方氮化硼砂轮的研究需要解决的几个关键问题做出了阐述。

超高速陶瓷cBN砂轮的关键技术

超高速磨削技术已经是现代磨削技术发展的热点。实现超高速磨削加工,必须要有线速度高的砂轮,基于陶瓷cBN砂轮的优点多,陶瓷cBN砂轮广泛应用在高速磨削加工,文章就实现超高速陶瓷cBN砂轮的关键技术进行了简单介绍。

应用陶瓷cBN砂轮的微型轴承套圈内圆磨削方案

研究开发了应用陶瓷cBN砂轮的微型轴承套圈内圆磨削方案,对比分析研究了不同砂轮磨削过程中出现的电流、功率峰值数设置等问题原因并针对性进行改善。实验数据表明与刚玉砂轮相比,采用陶瓷cBN砂轮磨削微型轴承套圈内圆,工件内径尺寸散差下降78%,工件粗糙度Ra的波动幅度下降50%。采用无序滚轮修整后砂轮的耐用度较有序滚轮修整后cBN砂轮的耐用度提高33%,砂轮的磨削效率相差30%。砂轮芯轴刚性提高后总磨削时间较优化前减少25.8%,芯轴刚性改善后砂轮的功率峰值较之前提高50%。开发出的内圆磨削方案,可提升轴承套圈内圆磨削质量的一致性,降低磨削成本。

水溶性造孔剂在超薄树脂切割砂轮中的应用

为进一步提升超薄树脂切割砂轮的自锐性能和排屑容屑能力,在切割砂轮中加入水溶性造孔剂NaCl,研究其含量对超薄树脂切割砂轮的微观形貌、力学性能及切割性能的影响。结果表明:当造孔剂添加体积分数为10%时,砂轮中的孔隙均匀适中,其切割效率最高,进给速度最高可达20 mm/s。但加入造孔剂会对砂轮的抗折性能和切割寿命产生一定影响,造孔剂含量越高,抗折性能越低,切割寿命越短。

超硬材料电镀砂轮复杂型面精密整形技术与装备发展趋势

高速/超高速成型磨削技术作为航空发动机、精密齿轮和5G智能等国之重点工程,超硬材料电镀砂轮已经成为其不可或缺的工具之一。受国外技术封锁影响,加之我国电镀砂轮起步晚,目前我国电镀砂轮技术落后。其重要原因为缺乏专业精密整形装备,制造精度低,严重制约了其工业化应用。攻克电镀砂轮复杂型面精密整形技术,突破技术封锁,对于推动高速/超高速成型磨削技术工业化,提升航空航天、军事等行业复杂型面关键零部件制造精度,保证国家安全等方面地位有着重要指导意义和战略意义。查阅了国内外超硬材料制品修整技术,分析了超硬材料电镀砂轮轮廓特征以及修整机理,揭示了目前电镀砂轮复杂型面精密整形存在的技术壁垒。通过分析现阶段业内相关修整设备,推导出“硬修整”是目前保证砂轮轮廓的可靠工艺手段。并指出未来修整装备应走定制化道路,并重点从精密对刀技术、修整干涉CNC干预技术、工具砂轮损耗规避/量化补偿等方面开展专用设备研发。同时指出激光烧蚀工业化是未来超硬材料修整的重点研究方向之一。

金属基砂轮参数对机械损坏以及银层破坏的影响研究

机械设备的损坏与银层的破坏会直接影响项目的工作效率,对企业的经济效益也会造成一定的损失。为此,金属基砂轮参数设置的好坏对机械损坏以及银层的破坏具有至关重要的作用。首先对金属基砂轮的滚轮的磨削转速和进给速度进行参数的设定,然后分别分析机械损坏以及银层破坏的影响,最后结果证明,采用正确的参数设定方法,可以有效的维护设备的使用寿命,对工程的技术操作具有指导性的意义。

电镀砂轮基体高效微损伤返镀再生工艺研究

研制出一种新型退镀工艺用于超硬材料电镀砂轮基体返镀再生。设计退镀速率提升实验,进行配方优化调整,最终明确退镀剂最佳成分配比及其工艺条件。得到的最佳工艺参数:间硝基苯磺酸钠100 g/L,氨基三乙醇230 mL/L,硼砂1 g/L,使用温度70℃~80℃,最佳pH值为10.5。该工艺条件下退镀速率可达13.5μm/h,基体腐蚀深度在2μm以下,实现了砂轮基体的返镀再生。

超硬砂轮精密修整中异常点修正方法研究

磨粒加工作为现代“高精、高效”零部件加工手段,相比其它加工方法具有不可替代性。其中以“高精度、复杂型面”为代表的超硬材料电镀砂轮,作为磨粒加工重点发展工具之一,相比传统磨具,具有磨削比高、磨削力小、发热少、环境友好、加工精度一致性好等优势,在现代高精密磨削中地位优势突发明显。而电镀砂轮因其本身采用人类已知的最硬材料金刚石、cBN磨料制成,其型面修整工具耐磨性与电镀砂轮相当,修整难度极大。其中工具砂轮本身的制造精度低、修整过程磨损严重,是造成超硬砂轮型面修整精度低的关键原因。针对电镀砂轮精密整形的技术难题,文章借鉴Pareto多目标优化问题解决思路,构建超硬砂轮复杂型面插补修整粒子矩阵模型,提出了利于工程应用的坐标单向逼近算法。通过坐标单向逼近算法推导出矩阵粒子实际位置与理想位置的坐标偏差矩阵,对修整路径的进行修正,得到最优修整路径。从而使工具砂轮制造精度低、修整过程磨损的难题得到有效补偿。最终通过电镀砂轮修整实验,验证了算法的正确性。

面向航空发动机的镍基合金磨削技术研究进展

磨削加工是制造航空发动机镍基合金零件的重要方法。为进一步提高镍基合金磨削加工的材料去除效率、提升工件表面质量,国内外学者开展了诸多基础理论与工艺探索工作。在概述镍基合金材料磨削加工技术发展过程的基础上,全面总结了国内外学者在镍基合金材料磨削去除机理、磨削工艺特性、磨削加工新方法等方面的主要研究成果,并对镍基合金磨削加工技术的难点与发展趋势进行了展望。

ELID精密镜面磨削技术的开发应用

介绍了ELID磨削技术在精密加工中的开发应用。采用自行开发的ELID磨削工艺系统对硬质合金、工程陶瓷、高速钢进行精密镜面平面、内圆和外圆磨削,得到了表面粗糙度Ra=0.003～0.025μm的加工表面。

镍基高温合金深切磨削接触区内流体对流换热系数分布反推方法研究

采用多孔金属结合剂CBN砂轮,对镍基高温合金开展了缓进深切磨削相关理论与试验研究。基于实测磨削温度信号和圆弧接触移动热源模型,建立了深切磨削条件下磨削区内流体对流换热系数(Convection heat transfer coefficient,CHTC)分布的反推计算方法。在缓进深切模式下,磨削区内对流换热系数分布形态与传统浅磨明显不同。磨削区内的对流换热系数分布分为两段曲线,在磨削区前端的小区间,磨削液对流换热系数有一个明显的上升段,在主对流换热区,对流换热系数变化相对平缓。接触弧长和进给速度的变化对主对流换热区的对流换热系数分布影响较小,磨削速度是影响对流换热系数的主要因素。在磨削速度28~42 m/s范围内,宏观对流换热系数为23000~25000 W/m^(2)·K,磨削速度提高至50 m/s,对流换热系数有所降低,为16000~19000 W/m^(2)·K。该研究表明,采用多孔金属结合剂砂轮和油基磨削液,可在磨削弧长较大的条件下实现对磨削区的有效对流换热。