不锈钢材料ELID精密磨削加工机理及工艺实验研究

不锈钢材料因其化学性能稳定、机械强度高被广泛应用在工业生产及各类工具中。不锈钢材料在传统磨削加工中存在导热性差、韧性大、热强度和线膨胀系数高等问题,导致工件成品精度低、表面质量差且容易烧伤。本文采用ELID磨削技术对铁素体不锈钢材料进行精密磨削加工实验,通过正交实验探究加工工艺参数对加工表面质量的影响规律,获得最优工艺参数组合并进行实验验证。实验结果表明,采用最优工艺参数组合(砂轮磨粒粒度1200#,砂轮进给量0.02mm/r,砂轮线速度2200r/min,电解电流4A)可实现不锈钢材料的ELID精密磨削加工,获得样件表面粗糙度Ra为0.165μm,比传统磨削粗糙度降低了64%,且加工表面无烧伤。

基于ELID磨削技术的陶瓷材料精密磨削加工技术优化

为解决陶瓷材料的精密磨削加工容易产生裂纹、材料不耐高温的问题,提出基于ELID磨削技术的陶瓷材料精密磨削加工技术优化方法,基于强塑性变形受力的原理,通过公式计算优化陶瓷材料破坏性控制,通过改变磨削深度优化陶瓷材料破坏性控制。使用3种方法进行对比实验,结果表明基于ELID磨削技术样品的磨削表面粗糙度小于3.2 nm,属于加工痕迹不可见范围,优于传统的高速磨削和预应力磨削。

球轴承外圈沟道圆弧轨迹进给ELID磨削工艺参数优化

为了优化球轴承外圈沟道圆弧轨迹进给ELID(Electrolytic In-process dressing)磨削工艺参数,对6206深沟球轴承外圈开展了磨削正交试验。分析了摆动参数和磨削参数对套圈沟道轮廓度和表面粗糙度的影响规律。基于田口方法、灰色关联分析法和主成分分析法,将轮廓度和表面粗糙度转化为灰色关联度指标,对工艺参数进行了优化。结果表明:当摆动幅度为11°、摆动速度为4°/s、砂轮转速为19 500 r/min、工件转速为50 r/min时,套圈沟道的轮廓度P_t为0.965 1μm,表面粗糙度Ra为0.258 2μm,磨削综合效果最优。

碳化钛材料ELID磨削加工机理及工艺实验研究

碳化钛新型材料因高硬度、高耐磨性及高化学稳定性等特点被应用到金属复合材料制造以及表面喷涂等方面,其常规磨削方式存在加工效率低、表面质量差、成本高及磨具损耗大的问题。采用ELID磨削技术对碳化钛进行精密磨削加工实验,以二次通用旋转法设计实验,探究加工工艺参数对碳化钛样件表面粗糙度的影响规律。采用DPS软件对实验数据进行分析并建立数学模型,借助MATLAB软件计算出最佳理论工艺参数组合,通过实验对其进行修正和完善,得出实际最佳工艺参数组合为:砂轮进给量1μm,砂轮线速度30m/s,电解电流12.3A,电解间隙1.1mm。在此参数下对碳化钛进行ELID磨削加工,获得样件的表面粗糙度值为246nm,相比于常规磨削方式,样件的表面质量提高14.6%,加工时间缩短36.7%,砂轮损耗率降低53.2%,整体加工效率提高100%以上。

硬质合金立铣刀螺旋槽ELID精密成型磨削试验研究

制造立铣刀过程中,磨削螺旋槽是关键工序,采用传统树脂结合剂砂轮磨削螺旋槽存在让刀、刃宽尺寸偏差大、加工效率低等难题。采用ELID磨削技术对硬质合金立铣刀螺旋槽进行精密成型磨削试验,设计二次回归通用旋转组合实验法,探究磨削工艺参数对硬质合金立铣刀螺旋槽刃宽尺寸的影响规律,利用DPS软件统计实验数据并建立数学模型,通过MATLAB软件优化得出最佳工艺参数组合并进行试验验证。试验结果表明,采用砂轮转速3188.40r/min、砂轮进给量1300μm/s、电解电压85V、占空比42.37%的参数对螺旋槽进行ELID精密成型磨削加工,有效解决了让刀问题,与相同粒度的树脂砂轮比,生产效率提高25%,刃宽尺寸偏差范围降低8%,偏差值保持在6μm以内。

电火花—ELID磨削复合法加工铝基金刚石试验研究

采用电火花—ELID磨削复合法对铝基金刚石进行精密磨削加工试验,探究不同工艺参数对铝基金刚石加工表面质量的影响规律,并对工艺参数进行优化。试验结果表明,采用放电电流为16A、放电电压为90V、脉冲宽度为30μs、铜极转速为400r/min电火花加工工艺参数进行粗加工,采用电解电压为70V、占空比为60%、砂轮进给量为0.8μm/次、砂轮转速为2880r/min的ELID磨削工艺参数进行精密加工,可实现铝基金刚石材料的精密加工,并获得了表面粗糙度Ra=136nm的铝基金刚石加工样件。

ELID镜面磨削加工技术研究进展

在线电解修整(ELID)镜面磨削技术作为一种低成本高效率的超精密镜面加工技术,广泛应用在现代超精密加工领域中。综述了ELID镜面磨削技术的历史发展和研究现状,介绍了该技术的加工机理和镜面形成过程,重点讨论了在不同条件下几种不同ELID镜面磨削的形式,最后就该技术的深入研究工作作了展望并指出了产业化推广需要解决的问题。

ELID镜面磨削技术——综述

在线电解修整砂轮 (ELID)精密镜面磨削是近 10来年发展起来的一项磨削新技术 ,在日本等国已经较广泛地应用于生产中。我国哈尔滨工业大学袁哲俊教授的ELID课题组从 1993年起就开始了这方面的研究 ,现已成熟。本刊从这期起连续刊登 5篇ELID镜面磨削技术文章 ,希望有助于这项技术在生产中推广使用。

ELID镜面磨削中砂轮生成氧化膜特性及其作用的研究

研究砂轮电解氧化膜的粘附强度、硬度、致密性、导电性和生成速度等物理特性与砂轮结合剂成分、磨削液成分和电解参数的关系，并分析氧化膜在ＥＬＩＤ磨削中的作用。

ELID镜面磨削技术——金属结合剂砂轮的研制

采用铜粉、还原铁粉、铸铁粉并辅以改善铁粉和铸铁粉末冶金性能的金属添加剂作配方，烧制出适合现有生产条件的 ＥＬＩＤ磨削用砂轮磨块。性能检验表明该配方满足了 ＥＬＩＤ磨削要求。

ELID磨削技术在硬脆材料精密超精密加工中的应用

介绍了ＥＬＩＤ磨削技术的基本原理，分析了ＥＬＩＤ技术磨削硬脆材料的加工机理，并应用该技术对硬质合金、工程陶瓷和光学玻璃等典型硬脆材料实现了超精密镜面加工．磨后工件达到Ｒａ为０．００３～０．０１８的镜面．

采用ELID磨削技术对铜和铝的精加工实验研究

为了研究铜和铝材料超精密加工的新途径,采用在线电解修整砂轮(ELID)精密磨削技术,对其进行镜面磨削实验,分析加工表面的形成机理及影响因素。实验结果表明:砂轮粒度、砂轮线速度和磨削力是影响表面加工质量的主要因素。当砂轮线速度由16m/s提高到20m/s时,表面粗糙度Ra由0.76μm下降到0.44μm;当砂轮的粒度过大(120#)或过小W(1.5)时,加工出的工件表面精度都很低;得到在砂轮线速度为20m/s和砂轮粒度为W10时,磨削效果最佳,但也不能很好地提高铜和铝的表面质量和降低表面粗糙度,得到的铜和铝表面粗糙度分别只能为0.44μm和0.75μm。

硬脆材料专用ELID磨削液的研制

本文在已有新型通用ELID磨削液(HDMY-20型)的基础上,根据硬脆材料的磨削特点和ELID磨削过程中磨削液的电解修锐生膜缓蚀作用,结合通用ELID磨削液的研制经验,通过增添表面活性剂、稳定剂、防锈剂、油性极压剂和凋整无机盐等成分的比例关系,优化出适合硬脆材料ELID磨削最佳状态的专用ELID磨削液。应用此磨削液磨削硬质合金表面粗糙度可达Ra0.007μm比通用型磨削液磨削的硬质合金Ra值降低了0.005μm。

氮化硅陶瓷的ELID高速磨削工艺试验研究

在采用封闭式阴极装置实现高速ELID磨削的基础上,对氮化硅陶瓷的ELID高速磨削工艺机理进行了研究.通过与非ELID高速磨削工艺的对比,揭示了氮化硅陶瓷ELID高速磨削的工艺机理,并给出了其表面粗糙度、磨削力与工艺参数之间的变化规律.这些规律表明:ELID高速磨削工艺能大大地减小氮化硅陶瓷的表面粗糙度值及磨削力,获得较好的表面质量.此外,砂轮线速度和磨削深度对其表面粗糙度值没有显著影响,且变化没有明显规律;而工件速度对表面粗糙度值存在一定的影响,表面粗糙度值随着工件进给速度的提高而增加,即表面加工质量有下降的趋势;ELID高速磨削工艺中的各类磨削参数均对氮化硅陶瓷的磨削力产生重大影响:磨削深度增加或工件速度的加快,都使磨削力变大;砂轮线速度的增加则导致磨削力下降.

ELID镜面磨削砂轮氧化膜生成机理

采用铸铁结合剂微细超硬磨料砂轮进行在线电解修整磨削时，ＥＬＩＤ砂轮表面产生的氧化膜起着极其重要的作用。研究了ＥＬＩＤ砂轮电解氧化膜的粘附强度、硬度、致密性、导电性、生成速度与砂轮结合剂成分、磨削液成分和电解参数的关系。

SiCp/Al复合材料的ELID精密加工工艺

针对高体积分数SiCp/Al复合材料的加工难题,采用在线电解修整精密磨削加工工艺对其进行精密磨削实验研究.首先,通过建立单颗粒磨削模型,得到磨粒的最大变形磨屑厚度,进而利用Matlab软件,得到SiCp/Al复合材料塑性域磨削的试验参数范围.然后,通过单因素试验探究磨削深度、砂轮转速以及工件移动速度对加工表面粗糙度的影响,利用正交试验最优参数与理论分析得到的塑性域磨削的试验参数范围进行对比,确定了最优工艺参数.最后,以最优试验参数对体积分数40%的SiCp/Al复合材料进行精密磨削加工,获得表面粗糙度Ra 0.030μm的加工表面.研究表明:应用ELID精密磨削加工工艺,采用W5铸铁基金刚石砂轮,当砂轮转速为1 500 r/min,磨削深度在0.1μm,工件移动速度为2 m/min时,磨削效果最佳.

结合ELID磨削与MAF工艺对复杂曲面的加工控制

在线电解修锐(electrolytic in-process dressing,ELID)磨削可以高效率地光整加工,而磁力研磨(magnetic abrasive finishing,MAF)具有柔性加工的特点。以三轴立式加工中心为平台,研发了一种结合ELID磨削与MAF的新型组合工艺。设计了ELID磨削工具和MAF工具头,提出了利用该组合工艺对复杂曲面进行加工的控制方法。分析了由于刀具磨损产生的工件形状误差,提出了误差补偿的措施,同时也讨论了避免加工干涉的方法。最后,开发出能同时适用于ELID磨削与MAF的复杂曲面光整加工控制与补偿软件。

ELID磨削试验电解参数对光学玻璃表面质量的影响研究

随着国防尖端技术的迅速发展,许多具有独特性能的新材料得到了日益广泛的应用,如光学玻璃、硬质合金。但采用传统磨削工艺加工这些材料很难得到良好的表面质量。在线电解砂轮修整(ELID)磨削技术是一项新的、高效的磨削方法,它有效实现了许多难加工材料的超精密加工和高效加工。针对光学玻璃的特性,将ELID磨削方法应用于光学玻璃的精密加工,通过试验研究ELID磨削中电解参数对加工表面的影响规律,找到了在一定条件下优化的电解参数。试验结果表明,在ELID中,工艺参数对磨削质量及磨削效率有着显著影响,优化工艺参数对ELID镜面磨削有着重要的意义。

应用ELID技术进行微晶玻璃超精密磨削

由于微晶玻璃具有优良的物理、机械性能 ,在光学等领域得到了越来越多的应用。ELID磨削利用在线电解的方法修整超细粒度的金刚石砂轮 ,可以有效地实现硬脆材料的超精密加工。本文将ELID磨削技术应用于微晶玻璃的超精密加工 ,通过改进ELID磨削的关键技术 ,包括砂轮电火花整形、电解修整电源和ELID磨削液的改进 ,实现了微晶玻璃的超精密磨削加工 ,同时通过采用原子力显微镜对不同磨削参数下的工件表面进行分析 ,以保证在塑性状态下对微晶玻璃进行磨削。因此提高了ELID磨削的质量。获得了Ra 2 .30 8nm的较好表面质量。

ELID磨削砂轮表面氧化膜力学性能

砂轮表面的氧化膜对保证在线电解修整（ELID）磨削的非线性电解以及对改善磨削表面质量都具有极其重要的作用.利用纳米压痕技术研究了氧化膜的硬度、弹性模量及刚度.研究结果表明,氧化膜的硬度约为210MPa,是基体硬度的1/4-1/3,使氧化膜有效地隔离了基体与工件,避免基体划伤磨削表面;氧化膜弹性模量约为30-50 GPa,是基体弹性模量的1/6-1/3,因此弹性变形更易发生,有利于磨粒的协同性与等高性;氧化膜刚度约为15μN/nm,由于氧化膜的动态更新,其值与磨削参数有关.在精密磨削时,由于氧化膜发生弹性变形,减小了磨粒的出刃高度和磨削深度,使磨削表面质量得到改善.