低温冷风纳米粒子微量润滑磨削轴承钢试验研究

低温纳米粒子微量润滑（Nano-CMQL）是将低温冷风技术与纳米粒子润滑油两者有效结合起来的一种高效绿色新型磨削加工润滑方法。采用60目陶瓷结合剂的氧化铝砂轮对GCr15淬硬轴承钢进行磨削试验,比较了常温干式、浇注式、低温冷风微量润滑(CMQL)以及Nano-CMQL四种工况在不同磨削参数下的法向磨削力、比磨削能、磨削温度、工件表面轮廓及粗糙度,结果表明,在基础磨削液中加入粒径为40 nm的MoS2固体颗粒制备出的Nano-CMQL磨削液能够有效地减小磨削加工过程中的法向磨削力并降低磨削温度,尤其在高速、大磨深的磨削参数下,其磨削加工性能更加优良。     

低温冷风技术在铲齿磨削中的应用

传统铲齿磨削通常是干式磨削,其在铲磨过程中经常由于磨削区温度过高而导致刀具烧伤,使得刀具表面质量下降,进而影响刀具的使用性能。本文通过采用低温冷风技术,对成型铣刀进行了铲磨加工。试验结果表明,在铲磨过程中加入低温冷风能有效降低磨削烧伤,提升刀具的耐用度。     

绿色磨削用新型低温冷风发生装置的系统设计与性能测试

低温冷风磨削是绿色磨削加工技术中的一个重要分支,而向磨削区提供低温冷风是研究和应用该项技术的前提.本文设计并搭建了一套新型磨削用低温冷风发生装置,并对该系统的空气处理过程和主要设备包括蒸汽压缩制冷系统、低噪声喷射器进行了详细的介绍.性能测试表明:该装置能够提供温度范围- 34℃～0℃、绝对压力0.3～0.6MPa、流量范围0～34Nm3/h的低温压缩空气.     

磨削纤维角对碳纤维复合材料磨削性能的影响

为了研究单向碳纤维复合材料在不同磨削纤维角(磨削方向与纤维取向之间的夹角)下表面的磨削特性和机理,通过一系列磨削实验,研究了磨削纤维角对磨削力、粗糙度和表面形貌的影响,并用扫描电镜(SEM)对磨削加工表面的特征进行了分析.结果表明:不同磨削纤维角下的磨削力遵循45°>90°>0°的顺序;表面粗糙度恰好与此相反,磨削纤维...     

超声辅助磨削加工碳纤维复合材料的磨削力分析

针对碳纤维复合材料采用普通磨削时存在磨削力大、刀具磨损快、工件加工效率低等问题。在国内首次基于超声辅助磨削对航空碳纤维复合材料进行磨削力研究,选择主轴转速、超声振幅、进给速度和磨削深度主要的磨削工艺参数,深入开展航空碳纤维复合材料的超声辅助磨削力对比研究。研究结果表明:加工碳纤维复合材料工件时,超声辅助磨削能明显降低磨削力,即使在最差的加工条件下,即较低的主轴转速、较高的进给速度、较大的磨削深度的条件下,超声辅助磨削对磨削力的降低作用越显著。超声辅助磨削无论在航空碳纤维复合材料的粗加工还是在精加工中,都能达到更好的加工效果,在改善航空碳纤维复合材料的加工条件、增加工具使用寿命和提高加工效率上都有明显的作用。     

低温冷风微量润滑磨削钛合金换热机理与对流换热系数模型

钛合金磨削过程中工件表面热损伤已成为亟需解决的技术难题。微量润滑技术应用于钛合金磨削是实现可持续制造的发展方向,但存在热耗散和润滑减摩能力不足的技术缺陷。利用多能场辅助加工是解决以上技术难题的必然选择,低温冷风取代常温空气携带微量润滑剂,可显著提高磨削区液膜换热和润滑性能。但润滑剂物理特性演变规律及磨削区液膜换热机理等科学问题尚需揭示。基于此,研究了润滑剂低温物理特性演变规律,建立了冷风温度与润滑剂物理参数的量化映射关系。分析了低温冷风微量润滑砂轮工件界面流动液膜换热规律,建立了磨削区流动液膜换热量理论模型。进一步,建立了不同冷风条件下润滑剂对流换热系数模型。进行了流动液膜对流换热系数和低温冷风微量润滑磨削钛合金换热性能验证实验,结果显示,对流换热系数理论值与测量值吻合,冷风温度为-10℃时,误差为8.5%;工件表面温度实验值和理论值变化趋势吻合,磨削深度为30μm、冷风温度为-40℃时,误差为7.7%。研究结果为低温冷风微量润滑磨削钛合金提高工件表面完整性提供技术支持。     

碳纤维复合材料超声辅助磨削机理研究

针对碳纤维复合材料超声辅助磨削机理开展工艺实验研究,第1步对超声辅助磨削工具开展堵塞试验,第2步研究超声辅助磨削的去除机制与碎屑形貌。最后得出超声辅助磨削方法在碳纤维复合材料的加工中有明显的优越性,不管是零件粗加工,还是零件精密加工,均能够在很大程度上减少工具磨损度,延长刀具使用期、优化表面质量等。     

SiCp/Al复合材料旋转超声辅助磨削的试验研究

铝基碳化硅颗粒增强复合材料(SiCp/Al)有许多优异的特性,但其加工非常困难,限制了该种材料在工程中的应用。旋转超声辅助磨削加工非常适合中、高体分SiCp/Al复合材料的加工。针对增强体体积分数45%、增强颗粒尺寸3μm、基体材料A12的SiCp/Al复合材料进行了实验研究,分析了加工表面形貌、表面粗糙度和切削力随切削参数的变化规律。实验结果表明,工件加工表面质量较高,表面粗糙度Ra值在0.131~0.340μm之间;切削过程平稳,轴向切削力Fz值在23.33~51.31N。     

超声振动铣削碳纤维复合材料表面特征研究

采用超声振动铣削和普通铣削对碳纤维复合材料进行试验研究.试验结果表明,在两种加工方式下,工件表面都产生裂纹、纤维束撕裂、纤维拔出和分层等变形缺陷;在超声加工条件下增强体碳纤维束以直接被剪断为主,表面凹坑少,纤维束与碳基体交界处裂纹和分层不明显,碳基体表面有明显的沟槽产生,且沟槽浅而宽,成规律分布,平均宽度7-8μm;而在普通加工条件下,碳纤维束上的凹坑和空洞较多,碳纤维丝被拔出的几率很大,纤维束和基体交界处,存在很大的裂纹,分层也十分明显,碳基体表面也有明显沟槽m现,但是沟槽混乱,断续现象严重,工件表面呈现完全的脆性断裂,表面质量很差.     

纤维方向对单向C/SiC复合材料磨削加工性能的影响

为了研究碳纤维编织复合材料的去除机理,探明纤维编织方向对磨削加工性能的影响,设计并制备了单向复合材料C/SiC,并沿纤维典型方向进行了磨削实验。结果表明,单向复合材料磨削时,切向磨削力和法向磨削力均呈如下规律：法向磨削＞纵向磨削＞横向磨削;磨削加工过程中表面粗糙度值呈如下规律：纵向磨削＞法向磨削＞横向磨削。对加工表面显微形貌的分析,揭示了陶瓷基复合材料微观多向去除机理。     

钎焊套料钻钻削碳纤维增强复合材料层合板出口撕裂缺陷的成因分析

针对碳纤维增强复合材料钻孔时钻头寿命短、易产生加工缺陷等问题,将钎焊金刚石套料钻应用于碳纤维增强复合材料的钻削加工中。为更好地说明钎焊金刚石套料钻的加工性能,选取了复合材料钻削中常用的金刚石涂层麻花钻进行比较,并选择了实际加工中严重影响加工质量的出口撕裂缺陷进行成因分析。通过检测与分析出口处加工质量,得到以下结论：对于不同结构形式的钻头,仅依靠轴向力及扭矩并不能判断是否产生撕裂缺陷;在相同工艺参数下,钎焊金刚石套料钻的轴向力及扭矩均小于金刚石涂层麻花钻的轴向力及扭矩,使用钎焊金刚石套料钻更有利于减少撕裂缺陷,提高加工效率。     

Precision Machining of Glass Fibre Reinforced Plastics with respect to Tool Characteristics

When using glass fibre reinforced plastics (GFRP) it is often necessary to cut the material, but the cutting of GFRP is often made difficult by the delamination of the composite and the short tool life. In this paper, the machinability of GFRP by means of tools made of various materials and geometries was investigated experimentally. By proper selection of cutting tool material and geometry, excellent machining of the workpiece is achieved. The surface quality relates closely to the feedrate and cutting tool.     

干式冷风车削不锈钢的高速钢刀具磨损试验

采用低温冷风射流技术,对高速钢刀具加工不锈钢工件的磨损情况进行了试验研究.加工时采用低温冷风射流空气代替传统的切削液,不仅起到有效的冷却和润滑作用,而且能够避免环境污染,通过于式常温切削和干式冷风切削1Cr18Ni9Ti的不锈钢的对比实验,探讨了干式低温冷风切削对高速钢刀具寿命的影响,并且发现了在冷风切削作用下积屑瘤生成的新特点.文章为推广这种切削方式提供了依据.     

碳纤维复合材料/钛合金叠层板钻孔有限元仿真研究

由碳纤维复合材料和钛合金组成的叠层材料加工越来越受到飞机制造业的青睐。对该材料的加工需要钻削大量的连接孔。本文基于有限元仿真,分别针对CFRP/Ti叠层板和CFRP单板进行钻孔模拟,分析切削参数对轴向力和加工质量的影响。结果表明,采用大的主轴转速和小的进给速度能够减小碳纤维复合材料部分的轴向力,从而改善其出口质量。此外,在碳纤维复合材料下添加金属衬板,也可以有效地减小其出口分层。     

碳纤维复合材料单钉连接拉伸性能仿真分析和试验研究

针对某体系碳纤维复合材料单钉连接拉伸性能开展了仿真试验研究。首先利用三维有限元方法对不同参数的单钉连接进行了累积损伤分析,预测了连接的拉伸性能和破坏模式,然后通过标准试件的拉伸试验,得到了连接的相关性能参数,仿真结果和试验结果吻合良好,证明了仿真分析的合理性和准确性。文中仿真分析和试验的结论可作为后续设计工作的基础。     

蓝宝石不同晶面轴向超声振动辅助磨削特性研究

选取蓝宝石的A面、C面、M面及R面开展轴向超声振动辅助磨削试验,并从磨削力、比磨削能、表面粗糙度及表面形貌等角度对比蓝宝石四个晶面超声振动辅助磨削效果的差异。施加超声振动辅助磨削时,蓝宝石四个晶面的磨削力、比磨削能及表面粗糙度相对未施加超声振动时均有所减小,且工件表面损伤裂纹较小,表面质量更好;蓝宝石不同晶面在施加超声振动时的磨削力、比磨削能和表面粗糙度的减小比例不同,C面的减小比例最小,M面和A面的减小比例较大,R面的减小比例最大;超声振动辅助磨削蓝宝石四个晶面时,R面的改善效果最好,其次是M面和A面,C面的改善效果较差,这反映工件材料的脆性越大,超声辅助磨削对加工质量的改善效果越明显。     

涂层刀具高速铣削碳纤维复合材料的铣削力研究

由于碳纤维复合材料(CFRP)的各向异性,纤维的铺层方向对其整体性能有重要的影响。本文采用斜角自由切削方法对具有12种不同纤维方向的T800、T700和T300碳纤维复合材料的切削力进行了试验研究,得出了CFRP单向层合板在不同基体类型和不同纤维方向下切削力的变化规律,并分析了纤维结构对切削力的影响机理。结果表明:基体类型对切削力的影响均匀稳定,无方向性;纤维方向对切削力的影响具有显著的方向性,对切削力影响的强弱关系为F_XF_ZF_Y。     

碳纤维增强树脂基复合材料切削机理研究

碳纤维增强树脂基复合材料（Carbon fiber reinforced plastic,CFRP）在细观尺度上由纤维、树脂及界面不同相组成,在宏观尺度上呈层叠特征,具有非均质性和各向异性。CFRP切削过程的实质是在切削力、热共同作用下同时去除高强度纤维和低强度树脂的复杂过程,极易出现加工损伤。抑制加工损伤的前提是准确揭示CFRP切削机理,而揭示其切削机理的关键是分析材料去除过程。由于纤维是复合材料内部承受主要载荷的组成相,材料的去除过程主要由纤维的断裂过程决定。因此,通过分析切削过程中纤维的受力状态,以双参数弹性地基梁理论为基础,建立了虑及纤维所受法向及切向约束,且兼虑树脂及界面温变特性的单纤维切削模型,可准确表征纤维实际受力状态,实现纤维断裂过程的准确求解。研究发现：切削深度和纤维角度影响纤维变形深度,即切深越大,纤维变形深度越大,更易产生加工损伤;随着纤维角度增加,纤维变形深度减小。同时,为解决单纤维切削模型难以直接验证的难题,利用其求解得到宏观切削力理论值,通过与试验值对比,间接验证了单纤维切削模型的正确性。同时与未考虑被切削纤维所受切向约束和树脂及界面温变特性时相比,同时考虑这两个因素可使CFRP宏观切削力计算精度平均提升20%。所建立的单纤维切削模型不仅能够从细观尺度准确揭示CFRP去除机理,而且可为后续有关损伤抑制的研究提供理论依据。     

碳纤维增强复合材料水导激光加工实验研究

为了研究水导激光加工关键工艺参数对碳纤维增强复合材料(CFRP)沟槽截面形貌与热影响区的影响,利用水导激光加工设备设计单因素实验探究了激光功率、水射流压力、进给速度及激光重复频率四个关键工艺参数对沟槽截面形貌以及热影响区的影响规律,分析了沟槽截面形貌和热影响区形成机理。实验结果表明：激光功率对沟槽烧蚀深度和热影响区的影响最大,水射流压力对沟槽烧蚀宽度的影响最大,进给速度和激光重复频率对沟槽烧蚀深度和宽度的影响不大,对热影响区有较大影响。此外,发现沟槽截面去除区呈V字形,热影响区呈锯齿形状。通过单因素方法分析得到了较好的沟槽截面形貌,其沟槽截面烧蚀深度为772.8μm,烧蚀宽度为897.7μm,铺设方向为90°的碳纤维层热影响区为326.5μm,铺设方向为0°的碳纤维层热影响区为102.4μm。