Applications of High-Efficiency Abrasive Process with CBN Grinding Wheel

High-efficiency abrasive process with CBN grinding wheel is one of the important techniques of advanced manufacture. Combined with raw and finishing machining, it can attain high material removal rate like turning, milling and planning. The difficult-to-grinding materials can also be ground by means of this method with high performance. In the present paper, development status and latest progresses on high-efficiency abrasive machining technologies with CBN grinding wheel relate to high speed and super-high speed grinding, quick point-grinding, high efficiency deep-cut grinding, creep feed deep grinding, heavy-duty snagging and abrasive belt grinding were summarized. The efficiency and parameters range of these abrasive machining processes were compared. The key technologies of high efficiency abrasive machining, including grinding wheel, spindle and bearing, grinder, coolant supplying, installation and orientation of wheel and workpiece and safety defended, as well as intelligent monitor and NC grinding were investigated. It is concluded that high efficiency abrasive machining is a promising technology in the future.

快速点磨削工艺参数对磨削振动频率的影响

将频率视为一种新的特征参数来分析振动特性.首先提出了振动特征频率提取原理,通过快速点磨削振动特征提取试验获得了特征频率函数,随后分析了加工/空载状态下不同水平的工艺参数对磨削振动的影响,并结合砂轮与工件间的接触和能量传递关系分析了特征频率的变化规律.结果表明,加工特征频率始终小于空载特征频率,特征频率的相对偏差随砂轮线速度的增大而减小,随磨削深度、进给速度的增大而增大,同时比较了各工艺参数对特征频率的影响权重,提出了改善加工效率的思路.

数控快速点磨削技术及其应用研究

介绍了快速点磨削技术的发展现状及工艺特征,分析和研究了快速点磨削机理和材料去除机制。研究结果表明,砂轮的磨损机制不同于一般外圆磨削,磨削过程具有较高的绿色加工性能,通过合理控制磨削参数和磨削条件,该项技术可应用于一些难加工材料和复杂回转表面的高质量磨削加工。由此提出了在这些领域开展应用研究的重点内容,以及推广和开发此项技术的意义。

数控快速点磨削技术的绿色特性分析

分析了数控快速点磨削(Quick-point Grinding)超高速、薄超硬磨料砂轮、点接触和连续轨迹数控成型的技术特征,以及数控快速点磨削工艺的加工性能。快速点磨削主要工艺特点是磨削力和磨削温度低、磨削比大、表面完整性和加工精度好。基于绿色制造理论,通过对快速点磨削技术的磨削机理及绿色特性的分析,提出了实现干式绿色快速点磨削的主要研究内容及方向,并结合该项新技术的发展现状,讨论了开展面向绿色制造的快速点磨削技术的理论与应用研究的重要意义。

快速点磨削周边磨削层模型及参数

为深入研究快速点磨削机理及工艺,根据快速点磨削的技术与几何学特征,建立点磨削周边接触层及参数的数学模型,对砂轮和工件的等效速度和直径、磨削参数进行理论分析。在已建立快速点磨削接触层及参数的理论模型基础上,推证计及点磨削变量角度和磨削深度的砂轮周边理论接触宽度的计算公式,并对超薄快速点磨削砂轮周边理论接触宽度和表面粗糙度进行数值仿真。结果表明：与普通外圆磨削不同,砂轮周边与工件实际接触宽度并不恒等于砂轮宽度,点磨削变量角度和磨削深度显著影响砂轮周边的实际接触宽度与工件表面粗糙度数值。

快速点磨削磨削液射流特性及喷嘴极限位置研究

快速点磨削是一种新型高速/超高速磨削加工技术,由于砂轮极高的线速度会在砂轮周围产生高速旋转的空气带,对磨削液注入磨削区产生阻碍作用,降低磨削液进入磨削区的比率,因而会对磨削过程和加工的绿色度产生影响.在对磨削液喷射过程的射流结构与特性分析的基础上,对圆形紊动射流速度分布场进行了解析与仿真.根据等压力原理,建立了磨削液能够冲破高速空气带而进入磨削区所必需的喷嘴出口速度模型.通过射流核心区速度的分析,建立了磨削液喷嘴极限位置的工程计算公式,并给出了快速点磨削实验机床磨削液供给参数的设计实例.

曲线点磨削中的砂轮法向跟踪研究

将快速点磨削技术引入到曲线磨削过程中,提出了曲线磨削中砂轮对工件轮廓实施法向跟踪磨削的新方法。该方法是在传统的曲线磨床的基础上,增加一个可以使工件相对于砂轮偏转的数控回转轴,实现砂轮对工件轮廓的法向跟踪磨削。在分析磨削运动关系的基础上,建立了砂轮法向跟踪的数学模型,并分别给出了无干涉情况下的完全法向跟踪和有干涉情况下的近似法向跟踪的法向跟踪角的算法。仿真和磨削实验结果表明:这种利用工件偏转来实现砂轮的法向跟踪磨削方法简单有效,能够有效避开砂轮和工件的干涉,提高加工精度和实现对任意复杂曲线轮廓的磨削加工。

点磨削纹理特征及对表面粗糙度评定参数的影响

快速点磨削主要用于轴类零件表面的加工,但由于砂轮存在点磨削变量角度,加工表面纹理特征不同于常规外圆磨削.通过点磨削几何学分析,建立了点磨削纹理方向计算模型,分析了点磨削纹理特征及影响因素.根据外圆磨削试验加工工件表面的实际测量数值与点磨削纹理特征的模拟结果,分析了纹理方向对表面粗糙度评定参数及摩擦学特性的影响.结果表明,不同纹理方向的工件表面粗糙度评定参数不同,在垂直于运动速度方向的剖面内,对于表面粗糙度数值存在最优纹理方向角.

快速点磨削变量角度对表面粗糙度影响机理研究

基于点磨削周边接触宽度和点磨削表面粗糙度的数学模型,分析了磨削变量角度的变化对工件表面粗糙度的影响机理,完成了磨削变量角度影响工件表面微观几何特性的快速点磨削加工实验,并将基于点磨削表面粗糙度理论模型的计算值与实验结果进行了比较。结果表明:随着垂直点磨削变量角度的增大,接触区周边接触宽度沿工件轴向的分量减小,工件表面粗糙度增大。实验和计算结果基本吻合,并具有相同的变化趋势。

面向绿色制造的快速点磨削磨削液供给参数计算

高速/超高速磨削条件下,砂轮边缘的高速空气带会阻碍磨削液注入磨削区。空气带压力与砂轮速度的平方成正比。快速点磨削是一种新型高速/超高速磨削技术,接触区很小,实际磨削功率低,冷却及散热效果好。在分析了高速/超高速磨削砂轮周围旋转空气带动压力及速度分布特点的基础上,根据热力学原理及快速点磨削特点,分析并建立了磨削液的供给流量和供液速度的理论模型。在此基础上,建立了面向绿色制造的快速点磨削的磨削液喷嘴直径及供液压力的工程计算公式。

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、快速点磨削和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的具体应用,阐述了发展超高速磨削加工的重要性。

几种因素对快速点磨削表面粗糙度的影响

分析了点磨削加工表面形貌及其精度的几种影响因素。研究发现:砂轮速度和磨削深度对表面粗糙度的影响都可归结为未变形切屑厚度的改变。减小点磨削倾斜角,可以减小未变形切屑厚度,从而得到理想的表面粗糙度。加大磨削深度和轴向进给量可提高材料去除率,但会造成粗糙度增大。这可归结为砂轮有效磨粒数的减少导致工件的表面粗糙度降低。点磨削通过改变倾斜角大小来增加参与磨削的有效磨粒数,保证高材料去除率的同时获得良好表面质量。增加光磨次数和应用倾斜型砂轮都增加了磨粒和工件表面轮廓突峰的接触次数,对于改善表面粗糙度十分有益。

砂轮周边磨削参数对快速点磨削加工精度影响的研究

重点研究了CBN超薄砂轮在快速点磨削过程中的倾斜角和偏转角对砂轮周边接触宽度以及磨削区内任意一点的切削深度的影响情况。建立了砂轮周边接触宽度模型,进而研究磨削转角对砂轮周边接触宽度的影响情况。针对磨削区内距离切削深度最大点任意高度的一点,对该点的切削深度受砂轮倾斜角和偏转角的影响情况进行了研究,建立几何模型,得出该点切削深度的数学公式。为点磨削过程中设置合适的倾斜角和偏转角,以便控制磨削处在理想的状态提供了参考。

向极限挑战的高性能磨削技术发展及其在航空制造领域的应用前景

磨削加工是精密与超精密零部件加工质量保证的关键环节,在航空制造领域应用广泛。磨削技术目前已发展成为兼具高精度、高质量和高效率的加工技术,在获得极高加工效率的同时,还有利于保证零件加工精度和表面完整性。磨削技术不断突破传统工艺局限,已形成各具特色的高性能磨削工艺技术。高效深切磨削技术采用极高的砂轮线速度,结合大切深和高进给速度,可获得极高的磨削效率,而且加工表面完整性良好,在航空发动机高温合金叶片榫齿的高效成形磨削中显示了良好的效果。快速往复磨削工艺采用直线电机工作台直驱技术,可以实现很高的工作台进给速度,形成有利的传热条件,大部分磨削热可以被磨屑带离磨削区,能够获得较高的磨削效率和良好的表面完整性。快速点磨技术用于大深径比薄壁细长轴的磨削,有利于保证薄壁细长轴的加工精度,提升加工效率。缓进深切磨削技术用于发动机叶片榫齿的深切成形,磨削传热条件复杂,需要进一步开展大切深、复杂曲面接触条件下的磨削传热问题,不同接触条件的粗、精磨工艺设计,以及磨削过程智能监控与优化技术方面的研究。高效深切磨削工艺还可以实现航空铝合金的大去除率深切磨削。高速与超高速磨削技术在高体积分数碳化硅增强铝基复合材料、涡轮盘叶尖飞切磨削等不同领域,具有很好的应用前景。

快速点磨削侧边接触层模型及CBN砂轮磨损特性

根据点磨削原理和技术特征,讨论薄层CBN砂轮侧边实际接触区在材料去除过程中的作用,建立快速点磨削侧边接触区几何模型,对侧边接触区工件等效直径、几何与动态接触弧长、单颗磨粒切削深度、平均切屑断面积等接触层参数进行数学建模与解析。结合快速点磨削加工试验研究结果,分析侧边接触层参数对快速点磨削过程的影响机理及薄层CBN点磨削砂轮的磨损特征及规律。结果表明,点磨削过程中材料的去除主要是在侧边接触区内完成,薄层CBN点磨削砂轮的最大磨损速率发生在砂轮侧边最大直径处。

数控快速点磨削技术及其应用研究

快速点磨削(Quick-point Grinding)是一种先进的超高速磨削技术,它集成了超高速磨削、CBN超硬磨料及CNC技术,在加工轴类零件场合具有优良的性能。本文介绍了快速点磨削技术的发展现状及工艺特征,分析和研究了快速点磨削机理和材料去除机制。结果表明:砂轮的磨损机制不同于一般外圆磨削,磨削过程具有较高的绿色加工性能;通过合理控制磨削参数和磨削条件,该项技术可应用于对一些难加工材料和复杂回转表面的高质量磨削加工,由此提出了在这些领域开展应用研究的重点内容,以及推广和开发此项技术的意义。

干式磨削及其关键技术

介绍了干式磨削技术的工艺特点,分析了强冷风干式磨削的工作机理,指出了其关键技术,还就快速点磨削技术的工作机理作了说明,也对其关键技术进行了研究,最后对干式磨削工艺的应用前景作了展望。

超高速磨削加工的关键技术及其装备开发

介绍了超高速磨削和快速点磨削的关键技术及国内外发展现状,以及东北大学在这一技术领域的研究成果,提出了跟踪国际先进超高速磨削加工技术,提高我国制造技术水平的途径和策略。

干式磨削技术研究

介绍了干式磨削技术的工艺特点,分析了强冷风干式磨削的工作机理,指出了其关键技术;还就快速点磨削技术的工作机理作了说明,也对其关键技术进行了研究;最后对干式磨削工艺的应用前景作了展望。

快速点磨削砂轮关键技术的研究

简单介绍了快速点磨削技术的工艺特点及发展现状,基于快速点磨削的砂轮特性,论述了快速点磨削砂轮中的磨料和结合剂的选择原则,并强调了其形状选择的重要性和尺寸设计要求,能对快速点磨削的关键技术有比较全面和深入的认识和了解。