切向超声振动辅助磨削对单颗粒切削力的影响

通过引入单位磨削力,结合超声振动辅助磨削过程中单颗粒的运动学分析及其切削深度计算,建立了单颗粒动态切削力及其平均切削力数学模型,进而推导出磨削区内的平均切削力公式;通过试验对普通磨削力和切向超声振动辅助磨削力进行了研究。研究结果表明,在相同的加工条件下,超声振动辅助磨削的单位磨削力低于普通磨削;切向超声振动的引入使磨削力比有较大幅度的降低,利于改善硬脆材料的可加工性。模型仿真结果与试验结果基本一致,证明了切削力数学模型的正确性。

磨粒时变与切向超声振动辅助磨削力研究

根据砂轮表面磨粒磨削加工特性,提出时变分析方法。对单颗磨粒进行受力分析,采用概率统计方法控制磨粒尖端顶锥角度、磨粒平均直径进行时变,使磨削区域内参与切削、滑擦磨粒的数量等参数变化,实现磨粒时变,建立了切向超声振动辅助磨削力数学模型。试验研究表明:磨削力法向预测值与试验值误差在10%左右;磨削力切向预测值与试验值误差在15%左右;磨粒时变分析方法在切向超声振动辅助磨削中具有一定适用性,此模型能够精确预测磨削力。

工艺参数对切向超声辅助磨削钛合金表面质量的影响

针对磨削加工过程中磨削温度高、表面质量差以及砂轮使用寿命低等问题,从运动学和切削力两方面分析了切向超声辅助磨削加工机理。以Ti6Al4V为工件材料,通过对比实验研究了超声振幅、磨削深度、进给速度与主轴转速对材料表面粗糙度的影响。实验结果表明:与单一磨削加工相比,引入超声振动后材料表面粗糙度Ra降低25%~40%,材料表面凹坑明显减少,表面形貌发生显著变化。随着振幅的升高材料表面粗糙度减小,最大降幅为40%;粗糙度随着转速的升高而降低,降低幅度为25%。证明了超声振动的引入可以减小粗糙度,提高磨削加工工件的表面质量。研究结果为磨削加工中参数的选择提供指导意义。