偏转激光切向修整凹形面金刚石倒角砂轮的研究

为了减小凹形面金刚石砂轮的激光修整误差,建立激光遮蔽效应和激光斜面分散效应误差模型,分析了激光切向修整凹形面金刚石砂轮的误差来源,提出了偏转激光修整凹形面成形砂轮法,并通过理论分析和实验验证,探索了修整参数对凹形面砂轮轮廓精度和圆弧半径的影响。结果表明,在1°~1.5°的偏转角范围内,斜边轮廓修整精度为8μm;在合适的偏转角度下,圆弧半径误差小于10μm;在修整凹弧半径为0.2 mm和0.5 mm、补偿半径分别为0.03 mm和0.06 mm时,凹弧半径误差分别缩小0.02 mm和0.03 mm。偏转激光修整法有效地提高了修整精度,减小了修整误差,为凹形面金刚石修整提供了新思路。

钢轨打磨车砂轮实验室内磨削特性及其与现场使用效果的相关性分析

利用钢轨打磨仿真试验台,对不同厂家、不同类型钢轨打磨车砂轮的磨削性能进行了测试,并结合其现场使用效果进行了相关性分析。结果表明:超硬复合砂轮的使用寿命是普通砂轮的2倍左右,但打磨时需要提供更大的打磨压力,也会产生更高的温升;打磨后工件温度的室内测试结果与现场使用效果具有一致性,试验后工件温度远超过150℃的砂轮,现场使用极有可能导致钢轨烧伤发蓝;砂轮平均打磨里程(使用寿命)s与打磨功率占比30%时的砂轮磨耗量W之间近似呈反比例函数的关系。

超声振动对磨削砂轮表面形貌参数的影响及其修整效果评价研究

超声振动磨削技术在难加工金属材料的高效、高质量磨削中具有突出优势。为了揭示普通磨削(TG)和超声振动磨削(UVG)方式下砂轮表面形貌参数的变化规律,量化评价超声振动辅助磨削砂轮的原位修整效果,初选了砂轮形貌考察参数,运用灰色关联法研究了砂轮形貌考察参数与磨削力、磨削表面粗糙度之间的关联程度,提出了评价超声振动辅助磨削砂轮修整效果的建议指标。结果表明:与TG磨削相比,UVG的磨削力和磨削表面粗糙度均有所降低,超声振动作用对砂轮表面形貌参数和砂轮锐性产生了较大影响,灰色关联分析表明,形貌考察参数S_(pk),S_(ds),S_(sc),S_(q),S_(a),S_(vk)可作为超声振动磨削砂轮修整效果的指标。

双圆弧谐波减速器刚轮插刀有效长度分析与优化

为预估和延长双圆弧谐波减速器刚轮插齿刀有效长度,论文建立了双圆弧刚轮齿廓数学模型,根据运动学法,建立了插刀加工数学仿真模型;根据齿廓法线法,建立了砂轮磨削加工数学模型,推导了刃磨后插刀的等效齿形与加工误差,确定了插刀的有效长度。在此基础上,论文通过优化砂轮齿形与插刀齿数,延长了插刀有效长度。结果表明:优化前55齿插刀有效长度为2.1 mm, 0截面插刀加工出刚轮齿形误差为2μm;优化后0截面插刀加工出刚轮齿形误差的最大值为0.14μm。优化后插刀齿数越多,插刀有效长度越长;优化后42齿、55齿、68插刀有效长度分别增加了4.8%、52%、81%。

螺旋沟槽砂轮磨削理论模型及复映效应机理

为分析磨削工艺参数对复映效应的影响规律,对大螺旋角沟槽结构化砂轮磨削过程和工件表面形貌进行理论探究。建立了大螺旋角沟槽砂轮宏观数学模型和微观磨粒随机分布模型,推导并计算了砂轮片状切削刃的切削过程;基于磨削表面宏观轮廓创成机理模型,计算螺旋沟槽控制参数及工艺参数与复映效应系数的数值映射关系;观察对比理论磨后工件的表面形貌与螺旋沟槽砂轮实际磨后工件表面形貌。并进一步探究“复映效应”现象,为实现“复映效应”现象精确控制提供了有效意义。

砂轮特性参数对磨削性能的影响规律及其研究进展

砂轮特性参数对磨削性能影响很大。在实际加工中 ,只有合理准确地选择这些参数才能获得良好的磨削效果。本文分析了砂轮特性参数对磨削性能的影响规律 ,介绍了在此方面的研究进展和存在的问题 ,提出了相应的研究对策。

细粒度金刚石砂轮形貌测量与评价

采用基于扫描白光干涉原理的三维表面轮廓仪对粒度为3 000的金刚石砂轮表面形貌进行测量,其图像拼接功能可以确保较高的横向分辨率、较高的垂直分辨率和较大的取样面积。利用频谱分析方法对砂轮表面的频率构成进行分析,通过理想的低通数字滤波消除测量仪器引起的系统噪声和砂轮表面的高频分量,然后重建砂轮表面的三维形貌,在此基础上得出砂轮的磨粒出刃高度、静态有效磨粒密度、磨粒平均间距。研究表明,采用细粒度金刚石砂轮进行超精密磨削时,磨粒出刃高度大体上服从正态分布,静态有效磨粒密度远低于理论磨粒密度,真正起切削作用的磨粒数量极少。

飞机轮毂涡流检测中探头提离效应的分析与抑制

为了有效抑制飞机轮毂的涡流检测中线圈探头的提离变化给检测结果带来的干扰,利用三维有限元法建立了凹弧面上方线圈阻抗的计算模型,对比分析了不同曲率半径的凹弧面上,由探头的提离改变所形成的线圈阻抗变化轨迹的特征,并进一步建立了凹弧面上缺陷检测的模型,从理论上深入地研究了提离变化给缺陷信号产生的影响,结果表明凹弧面的曲率半径越小,提离引起的阻抗变化越大,但不论曲率半径如何变化,提离轨迹均可近似为一条直线,并存在一个合适的频率点,可使缺陷信号和提离轨迹之间出现90°的相位差,根据此特征提出了利用相位旋转及信号增强技术消除提离干扰的方法,实验验证了理论分析的正确性和可靠性,为轮毂等小曲率半径的凹弧面涡流检测提供了抑制提离噪声的理论依据。

磁流变即效微细砂轮精细加工研究

在对磁流变液特性分析的基础上,提出了基于磁流变效应即效微细砂轮研抛的新工艺方法。磁流变液与金刚石微粉磨料均匀混合形成的抛光液,在外加磁场作用下形成粘弹性的准固体磨粒球团构成的微细砂轮,以普通玻璃为工件材料,基础试验证明本加工方法在加工玻璃材料时可行和有效。试验结果表明,磁流变即效微细砂轮在加工玻璃过程中加工表面呈现塑性去除特征,加工工具无进给时加工痕迹表面有中间突边缘圆环凹陷的形状,工具尖端与加工表面越接近其材料去除率越高。

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。

电磁流变效应微磨头抛光加工电磁协同作用机理

将磨料混入以Fe3O4为分散粒子的电磁流变液作为抛光液,在电磁场耦合作用下形成电磁流变效应微磨头对玻璃材料进行抛光加工试验,通过考察不同电磁场耦合条件下玻璃材料的去除量,揭示了电磁流变效应微磨头抛光规律,建立了分散粒子的力学模型,深入研究了电磁流变效应微磨头抛光的电磁协同作用机理.结果表明:励磁电压为5V、电场电压3kV时,电磁流变效应微磨头材料去除量达到电流变效应微磨头的1.74倍和磁流变效应微磨头的5.71倍,产生了显著的电磁流变协同效应;电磁流变液分散粒子所受的电场力、磁场力和洛伦兹力产生的自旋力偶的综合作用决定了电磁流变效应微磨头链串的稳定性及其加工性能,在适当的电场和磁场耦合状态下能获得良好的电磁流变协同效应.

工具电极耐磨性和液体组分对电流变加工的影响

实验研究了基于电流变效应即效微型砂轮研抛加工过程中具有不同耐磨性电极材料(淬火钢电极、不锈钢电极、黄铜电极、石墨电极)、不同组分电流变液对玻璃材料去除率的影响,探讨了其作用机理。结果表明:淬火钢和不锈钢锥状电极的加工效率明显高于黄铜和石墨锥状电极,即采用耐磨性好的工具电极材料具有更好的加工效果;沸石粉电流变液的材料去除率高于二氧化硅电流变液的材料去除率。其作用机理是,锥状工具电极材料的耐磨性决定了工具尖端与工件表面之间的加工间隙的保持性,电流变液组分直接影响了电流变效应的强度,从而影响了电流变效应即效微型砂轮对工件表面的研磨压力,形成了不同的材料去除率。

基于电涡流传感器的全闭环锯片磨床数控系统开发

详细介绍了在锯片磨床控制系统中采用电涡流传感器,实时在线测量锯片厚度,并反馈给数控系统,从而实现磨削过程全闭环控制的方法。所开发的全闭环数控磨削系统可在传感器线性范围内,通过简单的参数设置,自动适应不同加工条件和要求,具有高精度、高效率、操作简单、稳定性好等特点,在平面磨削加工中具有广阔的应用前景。

集群磁流变效应微磨头平面研抛加工参数研究

本文实验研究了磁感应强度、研抛压力、加工速度及加工时间等几个加工参数对集群磁流变效应微磨头平面研抛加工效果的影响。实验结果发现,随着磁感应强度的增强,材料去除率增大,而表面粗糙度略有提高;研抛压力及加工速度与材料去除率成正比,表面粗糙度随加工速度的提高逐渐变大,而随着研抛压力的增大先降低后增加,当压力为6898 Pa时到达最小;随着加工时间的增加,材料去除量线性增大,而粗糙度先迅速降低后逐渐趋于稳定。在此基础上,提出了集群磁流变效应微磨头平面研抛加工的材料去除模型,其加工特征介于游离磨料研磨抛光和固着磨料研磨抛光之间,是一种全新的平面研抛加工技术,有着较好的应用前景。

多粒度号氧化铝砂轮形貌特性参数评价

采用激光位移传感器检测氧化铝砂轮的三维形貌,获取砂轮局部表面形貌模型,评价了多粒度号的氧化铝砂轮的特性参数。对磨削加工前后,不同粒度号砂轮表面形貌的磨粒密度、出刃高度、有效出刃高度等特性参数进行研究,并拟合出氧化铝砂轮出刃高度分布曲线。结果表明,砂轮单位面积上的磨粒数、磨粒高度以及磨粒间距均具有不均匀性。相同粒度号的砂轮磨粒密度变化与组织号相符,相同粒度号的砂轮硬度与磨削前后的磨粒密度差值成反比。磨削前后的磨粒出刃高度分布均近似为正态分布。有效出刃高度与砂轮的粒度号成反比,与砂轮硬度成正比。

电镀cBN砂轮油石修整效果及评价研究

针对电镀砂轮制造过程中存在的磨粒等高性不好的问题,采用白刚玉油石对其进行修整。通过选择合理的修整参数,使得砂轮和油石的相互作用力控制在一定的范围内,实现突出高度较高,结合强度差的磨粒的去除;而对等高性较好,结合强度较高的磨粒影响不大,从而达到修整的目的。为了对修整效果进行评价,采用激光扫描方法得到修整前后砂轮的地貌,并根据地貌的不同特征分析和验证修整效果,重点关注磨粒出刃高度和等高性。

电磁流变效应微磨头加工的电磁耦合协同作用机理实验

采用正交试验方法比较了锥形工具旋转和工作台旋转两种状态下的定点加工效果,实验研究了微磨头加工过程中的电磁耦合协同作用机理。在电磁耦合场中,固相粒子被极化形成电偶极子。当锥形工具旋转时,旋转的电偶极子由于洛伦兹力引起的自旋力偶的作用发生原位振动,对工件表面产生有规律的冲击,促进了材料去除,相对于工作台旋转模式其材料去除深度明显加大;但在电磁场较弱的微磨头外围,原位振动会对链串结构造成破坏,从而减小材料去除范围。电磁场耦合方式对电磁流变协同效应有很大影响,磁场励磁电压对材料去除的影响程度最大,其次是电场电压和旋转速度。在本文试验条件下,当锥形工具旋转且励磁电压较低(5V)时具有较好的电磁流变协同加工效果。

基于实时监控的金属结合剂金刚石微粉砂轮电火花精密整形

采用金属结合剂超微细粒度超硬磨料砂轮实现硬脆材料的ELID(ElectrolyticIn -processDressing在线电解修整 )精密与超精密磨削是一项加工新技术。金属结合剂砂轮具有很高的强度、硬度及良好的耐磨性 ,但修整困难。与普通磨削砂轮不同 ,金属结合剂金刚石微粉砂轮的修整分为整形和修锐两个阶段。本文开发了基于组态软件LabVIEW的数据采集系统 ,研究了基于实时监控的金属结合剂金刚石微粉砂轮电火花精密整形技术。结果表明砂轮旋转周期中的放电电流曲线是否呈现局部放电特征可以作为新设定电参数是否具有加工能力的判据。砂轮整形过程中的放电电流曲线是否达到平滑 ,即是否出现周圈放电现象可以作为其是否还具有整形能力的判据。对于圆跳小于 10 μm砂轮精密整形来说 ,仅靠观察火花状况实施进给难以避免空载、拉弧甚至短路现象。通过整形电流波形的实时监控不仅可以方便地获取有效加工电规准 ,而且很容易避免极间短路现象、鉴别非正常工作状态。金属结合剂微粉砂轮的整形精度和效率不仅与电规准有关 ,而且受到电极形状、工作液的绝缘性能及最小进给量值的影响。实验表明以电解液作为工作液、采用平面电极 ,选定合适的电规准 ,W 10微粉金刚石砂轮最终的整形精度可达到圆跳小于 2 μm、锥度误差在 1μm以内 ,

砂轮磨损对球头立铣刀磨削加工误差的影响研究

球头立铣刀是加工复杂高精度曲面的重要刀具。在磨削加工球头立铣刀的制造过程中,随着磨削时间地增加,砂轮会出现磨损,球头立铣刀的刃形曲线会随之发生变化。以SolidWorks为开发平台,基于球头立铣刀前刀面的磨削加工运动关系,利用Visual Basic语言进行二次开发,开发出球头立铣刀前刀面的磨削仿真加工系统和刀具参数分析系统,分析了砂轮磨损对球头立铣刀刃形曲线的影响。分析结果可为实际加工过程提供理论指导,有助于制定正确的磨削加工工艺,并为后续制定正确误差补偿策略提供重要指导。

电火花修锐对金属结合剂CBN砂轮表面形貌的影响

采用电火花修锐方法时青铜结合剂锯齿形CBN砂轮在平面磨床上进行修锐实验，对修锐前后的砂轮表面形貌进行观测，修锐后砂轮的有效磨粒数、磨粒凸出高度明显增加，修锐时间以4～6h为宜；采用修锐后的砂轮对材料2T8／SK5进行了锯齿磨削加工实验，经测量，锯齿角度轮廓精度有较大提高。电火花修锐方法适合于金属基CBN砂轮的修锐。