散料研磨工艺对工件表面质量及材料去除率的影响

通过实验探讨了散料研磨过程中磨料种类、磨料粒度和研磨剂装入量等工艺参数对工件表面质量和材料去除率的影响.实验结果表明,随磨料粒度的增大,工件表面粗糙度值、残余应力和材料去除率增大;采用相同粒度磨料研磨,磨料的硬度越高,工件表面残余应力和材料去除率越大.硬度高、脆性大的磨料,可有效减小研磨表面粗糙度值;随研磨剂装入量的增大,表面残余应力减小.对工件表面粗糙度和材料去除率而言,研磨剂装入量有一最佳值,装入量过小或过大,均会降低工件表面质量和研磨效率.     

氧化铝工程陶瓷研磨工艺研究

通过对氧化铝陶瓷工件的离散磨料研磨和固结磨料研磨试验,分析了研磨方式、磨料粒度、浓度及结合剂种类、研磨压力、研磨速度、研磨时间等工艺参数对成品的形状精度、表面粗糙度、研磨效率的影响,分析其研磨机量,提出了研磨工程陶瓷的合理方法。     

超硬涂层磨削工艺实验研究

针对核主泵关键部件材料镍基碳化钨涂层,采用三种磨粒粒度金刚石砂轮进行平面磨削试验,研究工艺参数、磨粒粒度对涂层材料磨削力、表面粗糙度和表面残余应力的影响规律。实验结果表明:不同粒度砂轮磨削时,随着磨削深度和工件进给速度增加,法向磨削力和切向磨削力均逐渐增大,表面粗糙度值呈现先增大、后减小再增大的趋势,平行和垂直磨削方向的表面残余压应力逐渐增大,且垂直磨削方向应力值更大。综合考虑磨削力、表面粗糙度、磨削表面残余应力和磨削加工效率,600目砂轮具有较好的加工效果,其对应的优化磨削参数为:磨削深度为10μm,工件进给速度为8 m/min。     

船用螺旋桨砂带磨削表面质量的试验研究

通过正交试验研究了磨削参数对船用螺旋桨叶片表面粗糙度的影响。讨论了砂带粒度、砂带线速度、接触轮硬度、磨削深度和磨削进给速度对表面粗糙度的影响规律。分析了砂带粒度和磨削深度对磨削后残余应力的影响。研究结果表明：砂带粒度对表面粗糙度的影响最大,在合适的磨削参数下可获得最佳表面粗糙度;砂带弹性磨削的特点使螺旋桨表面形成残余压应力;砂带粒度越小,残余压应力越小;随着磨削深度的增加,残余压应力不断增大。     

金刚石砂轮平面磨削TC4钛合金的表面完整性研究

以TC4钛合金为研究对象,在乳化液条件下采用金刚石砂轮对TC4钛合金进行平面磨削试验,对比分析在不同粒度和磨削用量下的磨削表面粗糙度、显微硬度、表面层微观组织及表面残余应力的变化规律.结果 表明:砂轮线速度和磨削深度对零件表面粗糙度和显微硬度的影响比较显著;磨削深度对表面残余应力的影响最大,工件速度次之;从工件表面层微观组织以及砂轮粒度对工件表面粗糙度的影响看,砂轮粒度号越大,砂轮磨削的工件表面质量越好.金刚石砂轮在乳化液条件下磨削TC4钛合金,磨削工件表面均为残余压应力,有利于提高零件的寿命.     

Al2O3基陶瓷刀具干切削淬硬钢H13时的加工表面质量研究

试验研究了不同速度下Al_2O_3/(W,Ti) C陶瓷刀具的磨损寿命以及不同后刀面磨损量时对应的切削温度,不同切削速度时刀具后刀面磨损量对表面粗糙度、表面残余应力以及加工硬化等表面完整性的影响规律及机制。结果表明:随着切削速度提高,工件已加工表面粗糙度减小;随着陶瓷刀具后刀面磨损量增加,表面粗糙度先减小后增大;已加工表面的残余压应力随切削速度增大而逐渐减小;表面残余应力随后刀面磨损量增大从残余压应力向残余拉应力转变;随着切削速度的提高,工件表面加工硬化逐渐降低;已加工表面显微硬度值和硬化层深度随后刀面磨损量增加而增大。     

强化研磨喷射压力对轴承表面残余应力的影响

为研究强化研磨加工与轴承工件强度之间的关系,首先从理论上分析表面残余压应力对轴承工件裂纹扩展速率的影响,并通过实验验证强化研磨对提高轴承表面残余应力具有显著效果。结果表明,在保证工件粗糙度的情况下,要提高轴承表面残余应力,在强化研磨加工中喷射压力最好控制在0.4-0.6MPa。     

粘结Fe＋SiC磁性磨料的研究

研究了粘结Fe SiC磁性磨料的成分、粒度以及研磨时间对几种钢件研磨表面粗糙度的影响,并通过扫描电镜分析研磨表面形貌,探讨了研磨机理。试验结果表明：该磁性磨料具有良好的研磨效果,而磨磨机理是SiC粒子对钢件表面的低应力磨料磨削。     

锗片的高速机械化学研磨工艺研究

利用机械化学研磨的原理对锗片进行高速研磨。以研磨压力、主轴转速、磨料成分和磨料粒度为影响材料的去除率和工件表面粗糙度的主要因素,进行对比性实验,通过实验分析研究确定了的锗片研磨加工工艺,加工后的锗片能够满足使用需要。     

喷丸工艺参数对H13钢表面质量的影响

为了研究喷丸工艺参数对H13钢表面质量的影响,对H13钢喷丸处理前后的表面粗糙度、表层硬度、表层残余应力及截面显微组织进行了试验检测分析。结果表明:H13钢表面粗糙度随喷丸压力增大而增大;从45°到90°时,粗糙度随着喷丸角度的增大而增大。随着喷丸压力和角度的增大,H13钢的表面硬度增大,且形成300μm左右的硬化层;当喷丸压力从0.2MPa升到0.55MPa,表面硬度则从54.5HRC提高到60HRC。喷丸后表面形成残余压应力,且与喷丸角度呈现单调递增的关系。残余应力深度随着喷丸压力的增大而增大,并在喷丸压力为0.5MPa时趋于稳定。喷丸压力为0.55MPa时残余压应力层深为480μm;喷丸角度从45°到90°,残余压应力层深从350μm增加到470μm。     

Spectral analysis of surface roughness features of a lapped ultraprecision single-point diamond machined surface

Single-point diamond turning of soft metals could provide a much shiny surface with an optimal feed rate; however, the machining mark would be left on the machined surface, which caused the roughness cannot be neglected. If the feed rate is too small, the roughness of the surface could be improved but the reflectiveness would be decreased because of damaging the profile. Therefore, it is necessary to develop a lapping method to reduce the roughness by removing the machining mark, while the reflectiveness can be kept at the original level simultaneously. In this study, the novel lapping method, using strands of wool fibers to deliver the abrasive slurry to rub against the lens, was proposed for removing the machining marks on the mold of a lenticular lens by lapping without damaging the profile of the mold. Even though the normal pressure applied by the wool strands onto the mold surface is very low, the coefficient of friction would be increased significantly with the application of the abrasive slurry. The combined effect was to provide a relatively large shear force to lap the surface with a minimal normal force. Therefore, the proposed method could theoretically avoid damaging the lens while effectively removing the irregularities that appeared on the surfaces. In order to evaluate the proposed lapping method, we firstly lapped the machining marks with different lapping parameters (speed, grit size, time, and pressure) to find out the relationship between these parameters and roughness with the same profile of the mold. Secondly, the optimal lapping parameters were designed based on the above lapping results to deduce the best lapping solution for processing the machining marks. Thirdly, the lapped surface profile of the mold was test by optical profiling system, and the features of the surface can be categorized into various spectral distribution groups. Finally, by comparing the variation of the spectral distribution groups, it is verified that based on our proposed methodology, selective removal of surface spectral groups of features becomes possible.     

铌酸锂晶体的研磨亚表面损伤深度

针对光学材料研磨过程引入的亚表面损伤层(SSD)深度对工件的抛光工序效率和表面质量的影响,探索了光学材料在研磨过程中的亚表面损伤规律。采用角度抛光的方法测量了软脆材料铌酸锂(LN)晶体的损伤层深度,分析了研磨方式、磨粒粒径和研磨压力对工件亚表面损伤层的影响规律。结果表明:研磨方式对损伤缺陷的影响最为显著,相同研磨条件下游离磨料研磨后的损伤层深度约为固结磨料研磨的3~4倍,游离磨料研磨后工件亚表面存在多处圆弧形裂纹,固结磨料研磨后主要显现细小裂纹和"人"字型裂纹;当磨粒粒径从W28下降到W14后,游离研磨的亚表面损伤层深度下降至原来的45%,而固结研磨的损伤层深度下降至30%;另外,研磨压力的降低有利于减小工件的亚表面损伤。该研究对LN晶体研磨方式及研磨工艺的选择具有指导意义。     

固结磨料研磨K9玻璃表面粗糙度模型

表面粗糙度模型是研磨过程设计和工艺参数选择的重要依据,K9玻璃是应用最广泛的光学材料之一。建立研磨K9玻璃表面粗糙度模型有利于提高加工效率、节约生产成本。简化固结磨料研磨过程,基于研磨垫表面微结构,计算研磨过程中参与研磨的有效磨粒数和单颗磨粒切入工件深度,利用研磨过程中受力平衡,建立固结磨料研磨K9玻璃表面粗糙度模型。采用不同磨粒粒径和不同磨料浓度的固结磨料研磨垫以及不同压力研磨K9玻璃验证表面粗糙度模型。结果表明：固结磨料研磨K9玻璃的表面粗糙度与磨粒粒径、研磨压力1/3次方成正比,与研磨垫浓度2/9次方成反比。表面粗糙度理论值与试验值随研磨压力、磨粒粒径和研磨垫浓度的变化趋势吻合。利用该模型能够成功预测固结磨料研磨K9玻璃表面粗糙度,指导研磨过程设计及加工过程中研磨垫和工艺参数的选择,可靠性高。     

GMR硬盘磁头自由磨粒抛光极尖沉降的研究

磁头表面极尖沉降(PTR)是影响硬盘存储密度的关键因素之一。采用修正环形浮动块研磨抛光机和自由磨粒抛光方式抛光GMR硬盘磁头,并用原子力显微镜测试磁头的PTR,抛光试验表明:PTR与抛光盘表面形貌参数、磨粒大小、抛光压力和抛光盘转速有关。抛光盘表面取合适的形貌参数可以获得小的PTR;磨粒越小,PTR越小;抛光压力越大,PTR越小;抛光盘转速越小,PTR越小。研究结果有助于优化抛光工艺,在获得最佳PTR的同时,兼顾效率与成本的因素。     

光学材料研磨亚表面损伤快速检测及其影响规律研究

基于印压断裂力学理论,针对光学材料研磨加工过程建立了亚表面损伤深度与表面粗糙度间关系的理论模型,以实现亚表面损伤深度的快速、准确和非破坏性检测。使用磁流变抛光斑点技术测量了K9玻璃在不同研磨条件下的亚表面损伤深度,对上述理论模型进行实验验证。最后,分析了研磨加工参数对亚表面损伤深度的影响规律,提出了以提高光学零件加工效率为目的的研磨加工策略。研究表明：光学材料研磨后亚表面损伤深度与表面粗糙度成单调递增的非线性关系,该幂函数的幂为4/3。磨粒粒度对亚表面损伤深度的影响最显著,研磨盘硬度的影响次之,而研磨压力和研磨盘公转速度的影响基本可以忽略。     

硬盘巨磁电阻磁头的超精密抛光工艺

硬盘巨磁电阻磁头的抛光可分为自由磨粒抛光和纳米研磨,在自由磨粒抛光中,精确控制载荷和金刚石磨粒的粒径,可以避免脆性去除实现延性去除。通过控制抛光过程中的抛光盘表面粗糙度、金刚石粒径大小及粒径分布和载荷等进行滚动磨粒和滑动磨粒比例的调控,获得较好的磁头表面质量和较高的材料去除率。在自由磨粒抛光阶段,先采用铅磨盘抛光,然后用锡磨盘抛光,以纳米研磨作为最后一道抛光工序对磁头表面进行研磨,获得了亚纳米级粗糙度的磁头表面。用两种工艺制作的纳米研磨盘进行加工,分别获得了0.37nm和0.8nm的磁头表面粗糙度,去除率分别为5.3 nm/min和3.9nm/min。     

Analysis of Lapping and Polishing of a Gauge Block

A lapping experiment and performance analysis for the gauge block is given first. Then, the experimental design using the Taguchi method was employed to optimise the polishing parameters. Results showed that the carrier with circular holes produced better surface roughness in the lapping experiment. The analysis of variance (ANOVA) of the polishing experiment found that the removal rate was a function of pressure and speed. This finding agrees with Preston’s equation. The optimum conditions for high removal rate in the polishing experiment are: pressure, 56.27 kPa; concentration, 15%; speed, 200 r.p.m. The optimum conditions for good surface roughness in the polishing experiment are: pressure, 18.75 kPa; concentration, 10%; speed, 150 r.p.m.     

微磨料气射流成形加工表面粗糙度的研究

通过微磨料气射流成形加工玻璃试验,研究了工艺参数及其交互作用对加工表面粗糙度的影响,建立了表面粗糙度的回归模型。结果表明,气压对表面粗糙度的影响最显著,其次是靶距和喷嘴横移速度的交互作用、气压和靶距的交互作用以及靶距,而气压和喷嘴横移速度的交互作用、喷嘴横移速度对表面粗糙度的影响相对较小。表面粗糙度随着气压的增加而增大,随着靶距和喷嘴横移速度的增加先减小后增大。选用中低气压和较大靶距的组合有利于降低表面粗糙度。方差分析和残差检验的结果表明回归模型可以有效地预测表面粗糙度。     

硬脆性材料用柔性磨具研磨的加工表面粗糙度建模

通过分析磨粒与工件表面的作用过程,建立了硬脆性材料柔性磨具加工表面粗糙度的理论预测模型.以橡胶结合剂金刚石研磨盘为柔性磨具、蓝宝石衬底为工件,在不同弹性模量、磨粒浓度、磨粒粒度和研磨压力下开展研磨试验,将不同研磨条件下的表面粗糙度试验值与理论预测值进行比较,发现试验结果与理论模型预测结果的趋势一致,且预测误差为7.71...     

光纤端面研磨加工机理研究

给出了研磨光纤时的材料去除机理,选用粒度为微米及亚微米级的金刚石磨料砂纸,在研磨压力为0.48Mpa时,在KE-OFP-12型光纤连接器研磨机上对光纤端面进行了研磨实验.结果表明:光纤研磨加工的材料去除存在脆性断裂、半脆性半延性、延性等3种模式.材料去除模式主要取决于磨料的平均粒度,磨料粒度为3μm时,为脆性断裂到延性研磨的临界转换点.并从理论上对结果进行了分析,光纤以延性模式研磨加工时,光纤表面粗糙度Ra可达到纳米级,其表面看不到任何划痕,而光纤以脆性断裂模式研磨加工时,其表面粗糙度只能达到亚微米级,证明材料以延性模式去除是提高光纤表面质量的有效方法.