细磨粒超声珩磨ZrO2表面特征研究

采用细粒度金刚石油石，对氧化锆工程陶瓷进行了超声珩磨与普通珩磨的试验研究。试验结果表明，磨削条件对被加工表面的粗糙度和表面破碎影响较大：1)超声珩磨的表面和普通珩磨表面相比，磨削沟槽不仅宽且底部平坦，网纹较均匀，珩磨沟槽的顶部较平整，并且不存在断续现象。2)普通珩磨的延性域加工临界磨削深度不超过1．5m，而超声珩磨方式下，其延性域临界磨削深度可达到3μm。3)普通珩磨方式下，在磨削速度100～150r/m，磨削深度1．0～1．5μm时，可取得较低粗糙度值；超声珩磨方式下，在磨削速度150～190r/m，磨削深度1．0～1．5μm时，取得较低的粗糙度值，同等条件下比普通珩磨低1～2级。     

超声振动辅助ELID磨削淬硬12Cr2Ni4A合金钢表面特性的研究

目的 提高淬硬12Cr2Ni4A钢的加工质量,消除工件表面残余应力.方法 采用普通磨削(OG)、超声振动辅助磨削(UVAG)以及超声振动辅助ELID磨削(UVAEG)3种磨削方式,分别对淬硬12Cr2Ni4A合金钢进行加工,分析3种加工方式下被加工工件的表面粗糙度以及残余应力.结果 在超声振动辅助磨削、超声振动辅助ELID磨削下,工件表面粗糙度都低于普通加工,而超声振动辅助ELID磨削后的工件表面质量最高,相对普通磨削加工,超声振动辅助ELID磨削后的表面粗糙度降低了66％,相对于超声振动辅助磨削,超声振动辅助ELID磨削后,表面粗糙度降低了约41％.对工件表面进行残余应力测定发现,普通磨削加工后工件表面为残余拉应力,而超声振动辅助磨削、超声振动辅助ELID磨削后的工件表面都产生了残余压应力,超声振动辅助ELID磨削后,工件表面的残余压应力高于超声振动辅助磨削约30％.普通磨削加工中,随磨削深度的增加,残余拉应力一直变大,而超声振动辅助磨削和超声振动辅助ELID磨削的残余压应力总体呈现减小的趋势.在磨削深度达到22.5μm后,超声振动辅助磨削加工表面的残余压应力转变为残余拉应力.在超声振动辅助磨削和超声振动辅助ELID磨削后,随超声振幅的增大,表面残余压应力增大,超声振动辅助ELID磨削表面的残余压应力随占空比的增大而增大.结论 超声振动辅助ELID磨削加工后,能得到更小的表面粗糙度及更大的表面残余压应力.     

微结构砂轮对不同陶瓷的磨削性能

基于阵列微孔的微结构砂轮和普通砂轮对氧化铝、氮化铝、氧化锆及氮化硅陶瓷材料的不同磨削性能,对比研究不同砂轮和不同陶瓷材料的磨削力、比磨削能、表面粗糙度及表面崩边特征。结果表明:相比普通砂轮,微结构砂轮提高了氧化铝、氮化铝及氧化锆陶瓷的磨削力和比磨削能,降低了表面粗糙度,而对氮化硅陶瓷的磨削力及表面粗糙度影响不明显;相比其他陶瓷,氮化硅陶瓷具有较高的磨削力和比磨削能。从磨削加工表面特征上看,氧化铝、氮化铝陶瓷以脆性去除方式为主,氧化锆以塑性去除为主,而氮化硅则兼具塑性和脆性去除特征;微结构砂轮加工表面崩边尺寸大于普通砂轮的崩边尺寸,氧化铝和氮化铝陶瓷的表面崩边尺寸明显大于氧化锆和氮化硅陶瓷的。      

轴承内圆轴向超声高速磨削理论建模与试验研究

目的 以GCr15材料的6309型轴承内圆为研究对象,探究高转速超声磨削过程中超声辅助振动对磨粒运动轨迹、磨削后表面粗糙度、圆度以及微观形貌的影响规律。方法 基于超声内圆磨削磨粒切削轨迹及超声振幅与砂轮转速对轨迹影响的理论仿真,构建磨削去除量与磨削表面粗糙度的理论模型,通过对轴承内圆进行超声磨削试验,研究高转速（16 000～22 000 r/min）下各工艺参数对内圆表面质量的影响并验证理论粗糙度评价模型。结果 超声振幅的增大使磨粒与内圆接触轨迹变长,但随砂轮转速的提高,磨粒切削轨迹的密集程度也有所下降。振幅和砂轮转速的增大可使切削去除量增大、粗糙度降低,铬刚玉粒度100#陶瓷结合剂砂轮磨削GCr15轴承内圆后,其表面质量更有优势,单因素下表面质量变化趋势与理论分析结果相一致。结论 在相同磨削参数下,1.5μm振幅超声磨削可使内圆圆度降至0.92μm,粗糙度降至130.5 nm,与传统磨削相比,粗糙度最高减小了41.5%,圆度最高减小了52.6%。在高转速下,各因素按砂轮对磨削后表面质量的影响由大到小的顺序依次为砂轮转速、超声振幅、进给速度,当磨粒线速度超过41.8 m/s、进给速度...     

超声振动辅助电解磨削Hastelloy X内孔表面粗糙度规律预测分析

通过单因素试验并结合响应曲面分析法,重点分析超声振动辅助电解磨削Hastelloy X内孔加工中主轴转速、超声振幅及磨头目数对孔内壁表面粗糙度的影响规律.结果表明:在选取的优化工艺参数范围内,超声振幅对超声辅助电解磨削表面粗糙度的影响最大,磨头目数次之,主轴转速最小.通过参数优化,在主轴转速10836 r/min、磨头目数1000、超声振幅3.3μm的条件下,可得到内壁表面粗糙度为Ra0.25μm的小孔,这为进一步优化复合加工参数及改善表面质量提供了依据.     

金刚石砂轮磨削轴承用ZrO2 陶瓷表面质量研究

在氧化锆陶瓷磨削中为获得较高质量表面,采用单因素试验研究磨削深度、砂轮线速度、工件进给速度对氧化锆陶瓷精密磨削表面质量的影响规律及材料去除机理,通过超景深三维显微镜以及扫描电子显微镜,观察氧化锆陶瓷试件磨削后的表面形貌,最后用正交试验法进行优选并验证。结果表明:磨削表面的粗糙度随磨削深度、工件进给速度增大而增大,随砂轮线速度增大先减小、后增大。在磨削深度5 μm、砂轮线速度40 m/s、工件进给速度1 000 mm/min的优化组合条件下,磨削3组氧化锆陶瓷的平均表面粗糙度R_a为0.388 9 、0.417 0和0.403 7 μm。      

二维超声振动磨削纳米复相陶瓷的表面粗糙度研究

本文对纳米复相陶瓷材料进行了不同参数下的普通磨削和二维超声振动磨削的对比试验，研究了超声振动磨削对工件表面质量的影响，分析了不同的加工工艺参数及振动参数对加工工件表面粗糙度的影响，实验结果表明，在同样的切深条件下，超声振动磨削表面的沟槽浅而宽，可以得到比普通磨削加工粗糙度较小的加工表面，且在超声振动中砂轮作高频振动，砂轮不易堵塞，利于使用细粒度砂轮磨削；工件速度对二维超声振动磨削表面粗糙度影响很大，其值随着工件速度的增加而增大。二维超声振动磨削可以提高陶瓷材料的表面质量，并能有效地避免普通磨削下微裂纹的产生，因此它是磨削陶瓷的一种精密加工方法。     

砂轮磨粒尺寸及形状对磨削加工的影响

利用计算机数字模拟技术作为手段分析研究磨粒尺寸大小及形状对磨削加工过程和被磨削表面的影响,结果得出磨粒径大小影响到砂轮表层的磨粒中实际参加切削的磨粒数目,磨粒粒径越小,被加工表面粗糙度越小,由大大小小不同粒径磨粒的成的砂轮与单一粒径磨粒的砂轮相比,其被加工表面粗糙度要小得多,磨粒几何形状和磨粒表面微观粗糙度的被加工表面粗糙度影响不大。     

超声辅助磨削SiCf/SiC陶瓷基复合材料

针对碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料(SiC_f/SiC)存在加工质量差、刀具磨损严重等问题,开展金刚石砂轮端面超声辅助磨削SiC_f/SiC复合材料试验,对比研究超声辅助磨削和普通磨削SiC_f/SiC过程中的磨削力、表面形貌及表面粗糙度,并分析其材料去除机理。结果表明:超声辅助磨削可有效降低磨削力;超声作用能促使SiC纤维断裂,形成较短纤维而被去除,减少了纤维的折断和剥落,提高了其表面加工质量;在纵向振动端面磨削条件下,超声振幅在一定范围内有助于改善其表面加工质量,振幅过大则会导致表面冲击作用过强而使其表面质量降低。      

超声辅助内圆磨削不锈钢研究

针对航空发动机燃油喷嘴用材料3Cr13不锈钢进行超声辅助内圆磨削试验,并对超声辅助内圆磨削不锈钢的表面形成机理进行了初步的分析。在此基础上,研究了超声作用、主轴转速和磨粒粒度尺寸对孔表面粗糙度的影响规律。结果表明:超声振动有助于降低不锈钢孔的加工表面粗糙度,但超声作用效果随着主轴转速的提高而减弱;不锈钢孔表面粗糙度值随着主轴转速的提高而下降;使用小粒度尺寸磨粒进行超声辅助内圆磨削不锈钢时,能明显降低加工表面粗糙度。     

超声振动磨削放电复合加工SiCp／Al试验研究

针对SiCp／Al的加工,提出一种超声振动磨削放电复合加工的方法．从加工效率、加工稳定性及表面质量等方面与电火花加工进行了对比试验研究。分析了两种加工方法的脉冲宽度和峰值电流对加工速度和表面粗糙度的影响,结果表明：电火花加工的表面粗糙度平均值为尺04．5μm,超声振动磨削放电复合加工的表面粗糙度平均值为Ra2μm：超声振动磨削放电复合加工的稳定性比电火花加工好,但加工速度较低。通过扫描电镜对两种加工方法下零件表面形貌和重熔层进行了观测,对试件表面进行了X射线衍射分析,表明采用超声振动磨削放电复合加工SiCp／Al复合材料可获得较好的表面质量。     

超声辅助电解磨削GH625微小孔工艺研究

超声振动辅助电解磨削加工技术是一种以超声振动作为辅助、电解磨削为主要加工方式实现零件精加工的新型加工技术.为获得更高表面质量的管电极微孔,首先利用单因素法对GH625材料进行管电极打孔,初步得到最小平均锥度0.043°的微小孔,然后通过正交试验研究脉冲电压、电解液浓度、主轴进给速度、阴极转速对加工微小孔锥度和表面质量的...     

金刚石钻磨头超声振动钻磨硬脆材料表面质量的试验研究

硬脆材料以其优良的性能在生产实践中得到了广泛应用，但其低塑性、易脆性及不导电性等使得加工十分困难，尤其是超精密表面制作更加困难。为此，本文将超声振动引入普通钻磨中，介绍了超声振动切削原理，通过超声与普通两种方式下的表面粗糙度试验和微观形貌观察得出以下结沦：1）不同加工参数时，超声振动钻磨时的工件表面粗糙度值均低于普通钻磨时的表面粗糙度值；2）随着进给量、工件转速和输入功率的增加，超声和普通钻磨时的表面粗糙度均呈上升趋势；3）普通钻磨加工后孔壁表面有宽度和间距不均匀的沟槽，并且沟槽较宽，而超声钻磨加工后表面沟槽（划痕）较浅且均匀。     

氧化锆陶瓷旋转超声加工脆塑转变特性研究

目的揭示旋转超声振动对硬脆材料脆塑转变特性及工艺参数对材料脆塑转变临界切削深度的影响规律。方法以氧化锆陶瓷为研究对象,在硬脆材料压痕断裂试验基础上,从理论上分析了超声振动加工硬脆材料脆塑转变的临界条件,并进行了纵向振动及纵扭共振形式的旋转超声振动划痕与普通划痕对比试验。结果在相同试验条件下,超声振动划痕较普通划痕有较高的材料脆塑转变临界切削深度。适当地增大超声能量,纵扭共振比纵向振动具有更大的脆塑转变临界切削深度值;而随着进给速度的增大,纵向振动比纵扭共振具有更大的材料脆塑转变临界切削深度。结论通过不同划痕条件的对比,超声振动能有效提高氧化锆陶瓷的脆塑转变临界切削深度,增大塑性域加工范围,提高材料表面加工质量,验证了理论分析的正确性。     

超声加工技术研究进展

超声加工技术依靠瞬时高频振动撞击对工件断续加工,具有极强切削能力的同时,具有较小的宏观切削力,主要用于硬脆材料的精密加工,能提高加工精度和表面质量。首先,阐明了超声加工技术的基本原理及其基本应用范围。其次,综述了超声辅助切削加工技术的研究进展,着重论述了超声辅助铣削净切削时间模型的建立以及模型正确性验证,总结了加工参数对刀具运动轨迹、工件表面质量的影响,阐明了椭圆振动切削能有效抑制切削颤振带来不利影响的原因;探讨了超声辅助磨削技术在加工非金属和金属材料时,对表面质量以及工件表面温度分布的影响;综述了超声辅助钻削技术的切削力和进给速度与普通钻削参数的比较。再者,介绍了超声波加工技术的新发展方向,包括三维椭圆超声振动切削技术、超声ELID复合磨削技术、超声EDM复合加工技术、超声辅助抛光的工作原理及最新研究趋势和能实现的试验效果。最后,总结了目前对超声加工技术及超声辅助或复合技术的研究。     

Research on the surface characteristics in ultrasonic grinding nano-zirconia ceramics

Nano-ceramics possesses ascendant mechanical property and physical characteristics contrast with traditional engineering ceramics, and its machining with ultrasonic assistance has been considered as one of the most efficient methods. In the present paper a novel ultrasonic grinding vibration device has been designed and the theoretical models of surface roughness was created for ultrasonic vibration grinding. The influences of grinding parameters on surface roughness were tested. According to the experimental data and AFM pictures, the microsurface characteristics and the critical ductile depth of cut with/without ultrasonic assistance was analyzed. It has been discovered that the critical ductile depth of cut is larger than that in common grinding and than that of traditional ZrO₂ engineering ceramics. The experimental results showed that machining nano-ZrO₂ ceramics with ultrasonic assistance by nano-class scale is feasible.     

45钢超声振动钻削加工机理及其试验研究

通过超声振动加工技术对45钢进行钻削加工试验,研究超声振动加工技术的钻削机理、加工孔的表面微观形貌、切屑形态,以及超声振幅和主轴转速对加工孔表面粗糙度的影响规律。结果表明:在普通车床CA6140上利用超声振动发生器、换能器、变幅杆连接钻头对45钢进行钻削,可实现传统钻削加工与超声振动钻削加工的良好结合,有效改善孔内表面的形貌,降低表面粗糙度值,且切屑形态规整;同时,超声振幅控制在20μm最佳,主轴转速在320~400 r/min范围内的加工效果较好。     

Precision machining of small holes by the hybrid process of electrochemical removal and grinding

This paper presents a hybrid process of grinding and electrochemical removal for machining of precision small holes with hard-to-machine materials. In the process, a metal rod with coated abrasives as cathode tool rotates at high speed and removes material electrochemically and mechanically for a pre-machined pilot hole. The effects of process parameters on the hole surface quality and dimensional accuracy were demonstrated experimentally. Material removals on grinding and electrochemical machining are well balanced by rationally determining machining voltage, tool rotation speed and feed rate. Precision holes of diameters down to 0.6 mm with sharp edges and without burrs have been produced.