SiCp/Al复合材料超声振动辅助加工磨削力预测研究

SiCp/Al复合材料机械物理性能优异,是一种典型的难加工材料。超声振动辅助磨削(UVAG)是一种将超声加工和磨削加工结合在一起的加工方法,具有减小磨削力和磨削温度、抑制砂轮堵塞等技术优势,适合中、高体分含量SiCp/Al复合材料的加工。对SiCp/Al复合材料超声振动辅助加工中的磨削力进行了预测研究。侧面磨削力主要由切屑形成力、摩擦力和颗粒破碎力组成,端面磨削力主要由冲击力组成。基于超声振动辅助磨削运动学原理、格里菲斯理论和压痕理论建立了SiCp/Al复合材料超声振动辅助加工磨削力数学模型。数学模型的系数通过2组正交实验确定,最后通过实验对磨削力数学模型进行验证,结果表明磨削力实验值与理论值吻合良好,误差低于8%,可以满足工程应用需求。     

微-纳米复合陶瓷超声振动磨削的塑性-脆性 转变特征研究

基于工件超声振动磨削的单磨粒运动模型,建立超声振动磨削单磨粒最大切削厚度agm ax公式;基于压痕断裂力学,给出硬脆材料超声振动磨削塑性-脆性转变临界条件,进行超声振动磨削与普通磨削对比试验,应用SEM和AFM分析陶瓷磨削表面微观形貌特征,重点研究磨削参数对其塑性-脆性转变特征的影响。研究结果表明,砂轮平均磨粒尺寸是影响塑性-脆性转变最为主要的因素,砂轮速度对其影响次之,磨削深度对塑性-脆性转变的影响最小;得出只有当agm ax小于临界切削深度agc时,才能实现硬脆材料塑性域磨削的重要结论。     

超声辅助金刚石飞切氧化锆切削力特性及刀具磨损的研究

针对陶瓷硬脆材料难加工特性,结合金刚石飞切与超声辅助加工的优点,提出超声辅助金刚石飞切这一新加工工艺,并将其应用于氧化锆陶瓷超精密切削,取得了较好加工效果。在分析了超声辅助金刚石飞切加工的特点基础上,建立其切削模型及切削力模型,搭建了超声辅助金刚石飞切实验平台,进行了氧化锆超声辅助金刚石飞切切削力试验及刀具磨损试验。通过实验对比,探讨超声辅助加工技术对切削力和刀具磨损的影响,分析金刚石飞切加工过程中切削参数(主轴转速、进给量速度、切削深度)对切削力的影响。结果表明,超声辅助金刚石飞切可明显降低切削力,并有效抑制刀具磨损进程。     

数控超声磨削陶瓷叶片型面刀位轨迹计算

介绍了陶瓷超声磨削加工现状,建立了平行直纹面数学模型.分析了用圆柱磨轮四轴数控超声磨削平行直纹面时原理误差,并提出减小误差的措施,计算出磨轮空间轨迹,并进行陶瓷叶片型面超声磨削加工工艺试验.试验结果表明,超声磨削加工陶瓷叶片型面是可行的,所完成的刀位计算可有效减小原理误差.     

高性能陶瓷零件的磨削加工

采用压痕损伤理论研究和分析高性能陶瓷材料的磨削加工过程及其对加工表面和零件性能的影响。提出了陶瓷零件的两种磨削加工机理：１类似于过域值压痕的脆性断裂机理，２类似于亚域值压痕的塑性变形机理，分析了高性能陶瓷无零件磨削加工过程中，工件材料，加工机床性能，金刚石砂轮等方面参数对零件加工质量的影响。     

陶瓷材料超声铣磨加工的实验研究

对陶瓷材料的超声铣磨加工系统的结构与工作原理进行分析,并采用超声振动实验系统对陶瓷材料进行超声磨削加工正交实验,研究不同工艺参数对超声加工陶瓷材料表面粗糙度的影响。实验表明:与传统机械加工相比,超声加工能够使工件的表面粗糙度值降低;当振幅最大、主轴转速最大、进给速度最小、切深最小时,得到的加工表面粗糙度值最小;加工参数对粗糙度值影响大小依次为:进给速度、主轴转速、振幅和切削深度。     

超声珩磨油石修整技术研究(1)

通过对超声珩磨油石专用工装的设计、制造及修整参数试验,给出了磨削工程陶瓷等超硬材料时超声珩磨油石修整的工艺规范．同时,借助电镜和表面轮廓仪考察了不同参数下超声珩磨油石的修整地貌及磨削表面形貌．研究表明：用磨削法修整结合剂密实型超声油石,其磨粒突出高度据不同修整参数可以满足超硬材料加工的不同要求,所设计的专用工装简单易行．     

超声珩磨油石修整技术研究(1)

通过对超声珩磨油石专用工装的设计、制造及修整参数试验,给出了磨削工程陶瓷等超硬材料时超声珩磨油石修整的工艺规范.同时,借助电镜和表面轮廓仪考察了不同参数下超声珩磨油石的修整地貌及磨削表面形貌.研究表明:用磨削法修整结合剂密实型超声油石,其磨粒突出高度据不同修整参数可以满足超硬材料加工的不同要求,所设计的专用工装简单易行.     

石英玻璃超声振动磨削加工技术研究

石英玻璃具有的优异性能被广泛应用在多个领域,但是由于其自身具有很高的抗压强度及抗剪强度,导致在机械加工时,容易产生脆性断裂和加工缺陷。系统地分析了单颗粒磨粒的运动状态及脆性/塑性的去除率模型;通过单因素实验来验证加工参数(主轴转速,进给速度,切削深度,超声振动振幅)对石英玻璃表面粗糙度和表面形貌的影响;同时分析了加工参数对磨削力变化的影响。并且对比分析了微磨棒在超声振动加工过程中的磨损状态,发现磨棒在磨削加工中有三种状态:初始磨损状态、稳定磨损状态、急剧磨损状态,当磨棒处于急剧磨损状态时,会对加工表面产生严重的影响并且导致切削力和切削温度的增大。结果表明在一定程度上对超声振动磨削加工具有借鉴意义。     

氮化硅陶瓷套圈内圆磨削表面质量的实验

目的 研究高速磨削试验下砂轮粒度、砂轮速度、磨削深度、工件速度等工艺参数对工程陶瓷材料磨削表面粗糙度的影响.方法 利用MK2710型数控内外圆复合磨床对工程陶瓷内表面进行磨削加工,并利用Surtronic 25接触式粗糙度测量仪进行表面粗糙度的测量,得到不同磨削工艺参数下的表面质量.结果 单一因素试验分析得出表面粗糙度随着砂轮粒度的变小而降低,随着砂轮线速度增加而降低,随着工件转速的增大而减小,随着磨削深度的增大而增大;通过正交试验的分析得出,与工程陶瓷表面粗糙度关系最大的为砂轮粒度,其次为砂轮速度和磨削深度,工件速度影响最小.结论 揭示了砂轮粒度、砂轮速度、磨削深度、工件速度对工程陶瓷表面粗糙度的不同影响,确定了最佳磨削工艺,并且进行试验验证,为工程陶瓷材料磨削加工提供了依据.     

SiCp/Al复合材料的ELID精密加工工艺

针对高体积分数SiCp/Al复合材料的加工难题,采用在线电解修整精密磨削加工工艺对其进行精密磨削实验研究.首先,通过建立单颗粒磨削模型,得到磨粒的最大变形磨屑厚度,进而利用Matlab软件,得到SiCp/Al复合材料塑性域磨削的试验参数范围.然后,通过单因素试验探究磨削深度、砂轮转速以及工件移动速度对加工表面粗糙度的影响,利用正交试验最优参数与理论分析得到的塑性域磨削的试验参数范围进行对比,确定了最优工艺参数.最后,以最优试验参数对体积分数40%的SiCp/Al复合材料进行精密磨削加工,获得表面粗糙度Ra 0.030μm的加工表面.研究表明:应用ELID精密磨削加工工艺,采用W5铸铁基金刚石砂轮,当砂轮转速为1 500 r/min,磨削深度在0.1μm,工件移动速度为2 m/min时,磨削效果最佳.     

超声振动磨削对工件表面粗糙度的影响

超声波振动磨削的加工方法可以用于加工陶瓷等硬脆性难加工材料，具有较高的表面 加工效率以及高精度等优于普通磨削的特点，本文主要研究超声波振动磨削对工件表面粗糙度的影响，以促进陶瓷等硬脆性难加工材料在生产和生活中的广泛应用。     

多频率超声磨削工程陶瓷表面残余应力特征研究

针对当前对多频率超声磨削特性的研究较为贫乏的现状,用X射线衍射法对工程陶瓷试件磨削表面的残余应力进行了测试,研究了多频率超声激励下工程陶瓷磨削表面的残余应力特征.研究表明,超声激励有助于陶瓷磨削表面产生残余压应力,在35 kHz频率附近,试件表面残余压应力达到峰值;在砂轮轴向产生的残余压应力大于砂轮主切削方向的残余压应力;砂轮粒度越细,磨削后获得的表面应力越小;ZTA陶瓷较之纳米氧化锆陶瓷,磨削后其表面的残余压应力值较小.     

磁流体研磨的数学模型及工艺参数实验研究

介绍了利用磁流体进行研磨的精密加工技术,给出了磁流体研磨的工作机理.以Preston方程为依据建立了磁流体研磨的数学模型,利用该数学模型,研究了工件旋转速度、磁场强度、工件表面和磁场中心的距离、研磨时间等工艺参数的变化与研磨效果之间的关系,对Si3N4陶瓷滚珠进行了研磨实验.通过实验分析,验证了该模型的合理性.     

高精度超薄水晶片表面超声磨削机理的研究

高精度超薄水晶片的加工效率、表面损伤及翘曲变形等问题，一直是从事该方面研究和生产的难题之一。本文利用超声加工宏观磨削力、磨削应力、磨削热小，对加工材料表面损伤低的特点，再结合相关磨料对高精度超薄水晶片表面进行超声磨削加工。在工作机理研究的基础上，对超薄水晶片超声磨削进行了实验研究，优化了其工作参数，获得了满意的效果，为该技术的实际应用奠定了理论与实验基础。     

工程陶瓷回转表面放电磨削装置的改进研究

高硬脆性导致传统方法难以加工工程陶瓷回转表面.目前已存在能够较好地实现工程陶瓷回转表面放电磨削加工的回转装置.该回转装置配合电火花线切割机床使用,且具有跟踪电极.为进一步提高已有装置的性能,本文将原夹持陶瓷工件回转的直流电机改为交流电机,提高了功率和转速稳定性.将原跟踪电极主体部分的材料由导电的铝改为绝缘的树脂,提高了放电磨削加工电流的稳定性.分别使用原有与改进的加工设备对工程陶瓷圆柱体表面进行加工,结果表明,改进的设备提高了加工过程稳定性和加工后的陶瓷表面质量.     

细晶ZrO_2陶瓷超声振动磨削表面特征试验研究

进行了细晶ZrO2陶瓷二维超声振动磨削表面微观特征试验研究.应用原子力显微镜和扫描电镜分析了磨削表面微观特性.试验结果表明:同样磨削条件下,二维超声振动磨削表面峰谷较均匀,磨削表面均匀一致性优于普通磨削表面,二维超声振动磨削更易于实现塑性域磨削.分析表明:二维超声振动磨削单颗磨粒的切削运动轨迹状态和单颗磨粒与工件的接触状态是影响二维超声振动磨削表面质量的主要因素.磨削表面粗糙度实验表明:相同磨削条件下,材料的力学性能也是影响陶瓷磨削表面质量的重要因素之一.     

基于IGWO-SVM的超声辅助磨削Al2O3陶瓷表面粗糙度预测

为预测超声辅助加工Al2O3陶瓷表面粗糙度,进行了超声辅助磨削Al2O3陶瓷试验.用改进的灰狼优化算法(IGWO)对支持向量机(SVM)进行参数优化,建立IGWO-SVM预测模型,并与PSO-SVM预测模型、CS-SVM预测模型、GWO-SVM预测模型进行比较.结果表明:IGWO-SVM预测模型预测值与试验值最大绝对误差值为0.4119,最小绝对误差值为0.0024,平均绝对误差值为0.1456,平方相关系数为0.931092,均方误差为0.0003998,相比PSO-SVM预测模型、CS-SVM预测模型、GWO-SVM预测模型,该模型具有更高的预测精度和可靠度,能够对超声辅助磨削Al2O3陶瓷表面粗糙度进行更精准的预测.     

半不连续切屑形成过程切削力动态数学模型

本文在钛合金切屑形成过程动态研究的基础上,建立了能反映半不连续切屑变形规律和影响因素的动态切削力数学模型,并对钛金合切削力特性进行了实验研究,提出了控制切削用量和刀具几何参数是抑制切削振动、提高已加工表面质量、减小切削力的有效途径。     

金刚石工具头超声波旋转加工的实验研究

研究了金刚石工具头超声波旋转加工方法的可行性及加工参数与材料去除率的关系。在研究超声加工、超声旋转加工和金刚石工具的基础上，借助ＳＥＭ分析其典型塑性材料和脆性材料的加工形貌，初步讨论了该方法去除材料的机理。