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。

单颗CBN磨粒磨削20CrMo的微观成屑过程研究

为研究20CrMo材料的磨削去除机理与微观成屑过程,采用Johnson-Cook模型作为20CrMo的本构模型,应用有限元软件Abaqus建立了单颗CBN磨粒磨削20CrMo成屑过程的三维有限元分析模型。通过该模型探究不同磨削参数下的微观成屑过程,仿真分析结果表明:磨削速度对成屑过程中的耕犁与成屑阶段影响较大,磨削深度对滑擦与成屑阶段影响较大。设计了单颗磨粒磨削实验装置,对微观成屑进行了实验研究与分析,从磨痕沟槽和磨屑的整体特征来看,实验结果与仿真结果都较为吻合,验证了该三维仿真模型的正确性。

基于单颗磨粒的高速外圆磨削成屑机理研究

高速磨削是解决磨削效率和磨削质量完美统一的一种可能途径,但对于高速外圆磨削机理的研究并不多见。基于切削仿真软件,构造了单颗磨粒高速外圆磨削仿真模型,对高速外圆磨削机理进行了仿真试验研究,研究结果表明:钛合金在单颗磨粒高速磨削作用下经历了滑擦→耕犁→成屑→滑擦4种状态变化;工件在磨屑形成之前,力与温度均呈上升趋势,随着工件温度的升高,磨削力出现拐点并急剧下降,成屑过程中磨削温度达到最高值时,磨削力降至最小值。

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。

振动切削中应力波对裂纹及成屑机理影响研究

对振动切削中应力波传播对裂纹的形成、扩展的影响及成屑机理进行理论分析和研究,揭示了振动切削中刀具对工件的作用为应力波影响下的动态冲击,较普通切削更易于萌生起始断裂而成屑;动态应力波对切削裂纹形成的影响及作用是改善切削效果的主要因素。通过对振动切削与普通切削理论上进行比较与分析,建立了相应的数学模型。建立并调试低频振动切削实验系统,进行低频振动切削与普通切削的对比实验研究,实验及微观分析表明:(a)相对于普通切削,振动切削的加工表面存在各种拉挤、撕裂缺陷较少,使得加工表面的质量提高;(b)由于刀具对工件的应力波影响下动态冲击作用,裂尖区域的断裂韧性大大低于相同切削条件下普通切削的情形,塑性变形过程受到了约束和限制,只需克服较小的塑性变形就能够断裂,振动切削时更容易萌生切削裂纹和成屑,有利于减小切削力并取得良好的切削效果;(c)在一定范围内,l=v/f越短,冲击作用效果越明显。

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。

Cu和Al超高速精密磨削成屑机理研究

建立了超高速精密磨削分子动力学仿真的物理模型 ,合理选择了超高速精密磨削单晶铜和单晶铝的分子动力学仿真势函数。研究了超高速精密磨削分子动力学仿真的基本算法和步骤。对超高速精密磨削单晶铜和单晶铝的分子动力学仿真的结果进行了分析和研究 ,得出了超高速精密磨削单晶铜和单晶铝时工件所能获得的极限表面粗糙度。预测了超高速精密磨削单晶铜时工件表面变形层的极限深度和所能达到的极限加工精度。实验结果表明 ,最小磨削厚度是与磨削刃半径成比例的。

单颗磨粒磨削成屑机理的分子动力学模拟

运用分子动力学仿真软件,模拟了单颗金刚石磨粒在不同工艺参数下磨削碳化硅工件的过程,并根据仿真结果,用位错理论对磨削过程成屑机理进行了解释,包括砂轮速度,工件速度,磨削深度对成屑过程带来影响的机制,以及延性域磨削的可行性。对于进一步研究高速磨削机理打下基础,对指导优化工艺参数具有理论指导意义。

振动磨削加工工程陶瓷Mn-Zn铁氧体表面微细沟槽成屑机理的试验研究

振动磨削作为新型有效磨削方式；为典型难加工工程陶瓷材料提供了精密高效加工手段。本文结合对Mn－Zn铁氧体硬脆材料的振动磨削试验；分析了其磨削机理，提出了“硬脆材料表面微细沟槽提前贯通成屑机理”。

几种新型的切断刀成屑槽

刀具的切屑控制主要采用两种方式,一种是断屑槽,另一种是更新式的成屑槽,从原理上看,断屑槽的作用是将已形成的切屑折断,而成屑槽的主要作用则是在切削中使切屑“成形”,使其折断。两者比较,成屑槽的性能更为先进。以下介绍几种用于切断刀的成屑槽结构型式,供刀具设计时参考。一、直角槽型成屑槽(图1) 这种成屑槽产生的切槽比槽窄,因成屑槽的中部是一U型截面,切屑由此U形面产生。这种成屑槽贯穿在切削刃宽度上的两个截然不同的区域。从理论上讲,在整个刀具宽度上,

PTFE材料正交切削切屑成形特性研究

为了研究PTFE材料在切削过程中的成屑机理,设计了单因素正交切削实验以及准静态力学实验。首先,基于剪切平面理论和断裂理论,以切削速度、切削厚度为变量,提出了PTFE材料的连续切屑及切屑毛边成形机理;然后通过分析毛边高度和间距,探究切削参数对毛边形态的影响规律;最后,利用分形理论对切削力稳定性进行分析,揭示了毛边数量、出现频率与切削力稳定性的关系。结果表明,PTFE连续切屑的产生是因为切削过程中材料真实压缩应变未超过断裂屈服应变,毛边的产生则是因为切屑边缘片层状结构处裂纹的形核与扩展。此外,切削参数会影响毛边生成,在切削速度100 mm/min、切削厚度0.3 mm工况下,切屑毛边数量最少、出现频率最小,切削力最稳定。研究结果可为PTFE材料切削过程毛边抑制和表面加工质量优化提供参考。

一种全自动卧式金属碎屑成形机的研制

为快速回收数控机床机加过程中产生的碎屑,设计了一种全自动卧式金属碎屑成形机。介绍金属碎屑成形机的机械结构设计和自动控制系统设计思路,总结该机的工作过程及主要作用,为提高碎屑收集及加工利用效率提供参考。

无屑成形工艺在数控机床上的应用——德国FETTE公司螺纹辊压系统

传统的无屑成形工艺(如滚丝机)因为高强度、高效率、低成本而被大家所熟悉,而数控机床因为高效、高精度、高柔性也越来越受到广大用户的欢迎。然而数控机床在螺纹加工方面却因需多次进刀切削、效率低。

阿尔凹陷油气成藏控制因素及成藏模式研究

阿尔凹陷虽然面积不大,但是烃源岩质量好,厚度大,油气资源丰富。独特的构造演化史,在腾一段烃源岩中间形成了一个区域性不整合面,是油气横向运移的主要通道;在陡带和洼槽之间形成一个贯穿凹陷的背斜构造带,是油气聚集的主要方向;腾一下段沉积时期,陡带物源发育,沿长轴方向形成多个大型扇三角洲,横向上沿着断阶错落分布,扇三角洲前缘砂体是有利的储层。结合油气成藏控制因素,针对碎屑岩和潜山2大类储层,构建了多种类型成藏模式指导圈闭落实和钻探部署,取得了良好勘探成效。

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。

金刚石和CBN超高速冲击磨削Q235A实验研究

为研究Q2 35A钢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7.6 2mm的子弹头部,利用81式步枪作为加速、加载装置,对Q2 35A钢进行了72 0m/s的超高速冲击磨削实验研究。对实验结果进行了深入、细致的检测和分析。实验结果表明,Q2 35A在超高速冲击作用下,弹着点会产生瞬间高温,达到或超过Q2 35A的熔点,从而在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。验证了冲击成屑理论的正确性。

纳米加工分子动力学仿真应用及实例

详细介绍了国外分子动力学仿真技术在纳米加工中的应用情况。合理选择了超高速纳米磨削单晶铜和单晶铝的分子动力学仿真势函数,进行了纳米磨削分子动力学仿真实验,并对仿真结果进行了分析和研究,得出了超高速纳米磨削单晶铜和单晶铝时工件所能获得的极限表面粗糙度值,预测了超高速纳米磨削单晶铜时工件表面变形层的极限深度和所能达到的极限加工精度。

低频振动切削的实验研究及机理分析

为了深入揭示振动切削中切削裂纹萌生和成屑机理,建立并调试了低频振动切削实验系统;采用计算机控制的压电陶瓷为驱动元件的微驱动刀架,作为振动源,用SDC系列测力仪对切削力进行测量,由反馈信号测量系统得到真实刀尖的运动参数,便于修正理论给定参数值;进行相同刀具几何参数条件下的低频振动切削实验和普通切削实验,得出不同振动频率、不同切削速度对切削过程和结果(切削力、已加工工件表面)的影响,并与相同切削用量条件下普通切削实验相比较。

旋揉工艺

介绍了精密旋揉的工艺和设备特点。指出该工艺对减小棒或管状工件断面是经济合理及无屑冷成形方法 ,在当今金属加工工业中应当受到特别重视。