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.

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。

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。

凸轮轴切点跟踪磨削加工策略

讨论了用切点跟踪磨削法磨削凸轮轴零件的一些关键性问题 ,给出了数控磨削时砂轮中心位移与凸轮转角间关系的数学模型和恒线速磨削条件下凸轮转动规律的数学模型 ,并在实验的基础上提出了磨削时凸轮转速优化的原则与方法 .

高速点磨削参数对温度场与表面硬度的影响

高速点磨削技术在装备制造业中已得到广泛的应用.通过考虑点磨削变量角α对于磨削加工中转移到工件表面热量流的影响,加载移动热源来模拟温度场分布和最高温度,并分析受此温度场影响的零件亚表面的厚度.设计正交试验进行高速点磨削加工,测量不同加工参数下得到的表面硬度,以此验证工件表面温度场仿真及得到磨削参数对于零件表面硬度影响的主次因素.结果表明,倾斜角α的引入降低了温升;切削深度则是导致磨削区域温度升高的主要因素;当工件表面的温升达到某一温度值时,会使零件的硬化层变质,破坏硬化效应.

高速超高速磨粒加工技术的现状与新进展

高速超高速磨粒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.分析了超高速磨削、高速点磨削、高效深切磨削等高速超高速磨粒加工技术的国内外现状、最新进展及关键技术,阐述了发展高速超高速磨粒加工的重要性.

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.

超高速点磨削砂轮的结构优化设计与制备

采用大气孔陶瓷结合剂将CBN超硬磨料压铸到42CrMo合金钢基盘,将磨料层设计成包含斜面的倾斜结构以便更利于点磨削加工。对砂轮基体内部微小单元建立应力应变与其增量之间的关系,研究砂轮基体在高速旋转时的应力和基体变形的分布梯度,得出了基体强度校核的理论公式。研究表明,应力和变形都随砂轮转速提高而呈现二次方增大的趋势。依据点磨削工艺要求,应用有限元方法对砂轮结构进行优化,制备了试验砂轮。

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。

高速点磨削温度场仿真及其影响分析

分析了点磨削与普通外圆磨削接触区域的不同,基于热源温度场分布和传热理论,建立了高速点磨削下温度场的理论模型和有限元模型.运用ANSYS对高速点磨削下工件与砂轮接触区域的温度场进行三维仿真,得到了接触区域温度场的分布及温度随时间变化的曲线,总结出最高温度与点磨削变量倾角α的关系,当α不为零时,磨削区域的温度低于普通外圆磨削.通过观测磨削后的工件表面金相组织可知,高速点磨削下仍出现了很薄的磨削变质层,验证了理论分析,为高速点磨削温度场的进一步研究提供了参考依据.

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。

超高速点磨削砂轮的设计与磨损仿真

文章详细阐述了超高速点磨削中砂轮的应用状况,介绍了超高速点磨削砂轮的应用范围,通过这种新型砂轮的基体和cBN磨料层的设计,介绍了砂轮基体和磨料层的设计原则,介绍了cBN磨料层中粗磨区和精磨区中的磨料对于去除材料的磨削效率的作用,引入了这种新型砂轮中的粗磨削区倾角的概念,推导出粗磨削区倾角的大小在超高速点磨削中对于磨削参数的影响趋势,并且设计了适用于本实验的粗磨削倾角的大小,制造了适用于超高速点磨削实验的砂轮,介绍了由于粗磨削倾角的存在对磨削时切屑的流动状态及倾角对于磨削效率的影响,利用超景深显微镜观测砂轮磨料层的微观结构,分析表面的气孔率和cBN磨料的分布状态,通过磨粒的分布预测加工后的表面形貌,仿真出新型砂轮的磨损趋势,得出了有关超硬磨粒层制造和磨损的相关结论,砂轮的制造与设计直接关系超高速点磨削的广泛推广,为实现超高速点磨削的高效率和高精度的加工提供必要的设备支持,为其理论研究提供可供参考的依据。

基于三点法的高铁钢轨打磨砂轮磨损检测仿真

针对高速铁路钢轨打磨过程中存在砂轮磨损问题,深入研究了钢轨打磨过程和砂轮磨损检测,提出了采用自为基准的三点法对钢轨打磨砂轮的磨损进行间接测量,建立了三点法测量的数学模型,对三点法测量的影响因素和测量方案进行了仿真,并对仿真结果进行了分析,为测量小车的制作和测量方案的选取提供了依据。最后,对表示钢轨打磨前、后表面的两条正弦曲线进行了仿真测量,验证了三点法测量钢轨打磨砂轮磨损的可行性。仿真结果表明,该砂轮磨损检测方法是可行的,测量方案的稳定性明显。

超高速点磨削砂轮磨料层优化和表面形貌评价

点磨削砂轮磨料层采用有粗磨区修整倾角的结构可获得良好的磨削性能,较传统砂轮磨料层结构可获得更理想的磨后表面.提出了将平行砂轮改进成倾斜型砂轮以优化点磨削砂轮的磨料层结构,并应用激光传感器配合光学显微镜评价砂轮形貌,研究相关参数与砂轮磨削特性和加工质量间的关系.试验发现,优化后的点磨削砂轮磨料层结构更加合理,磨粒分布均匀且出刃高度波动很小,可以保证优质磨削表面.

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。

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。

切点跟踪磨削法高速磨削凸轮轴

研究了凸轮轴零件切点跟踪磨削法高速磨削运动的特点;分析了砂轮中心位移模型及恒线速磨削条件下的凸轮理论转速,并进行了凸轮转速的优化.最后对湖南大学开发的MKC200超高速数控非圆轮廓外表面磨床进行了介绍.

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。

超高速点磨削技术及其在汽车制造中的应用

超高速点磨削是一种先进的高速磨削技术,它集成了高速磨削、CBN超硬磨料及CNC车削技术,具有优良的加工性能。重点论述和分析了超高速点磨削的技术特征、关键技术和在汽车制造中的应用,最后分析了我国汽车工业发展超高速点磨削技术的必要性。