粗磨粒金刚石砂轮精密磨削工程陶瓷的试验研究

为了实现粗磨粒金刚石砂轮延性域磨削加工SiC陶瓷材料,采用碟轮对粒径为297~420μm的粗磨粒金刚石砂轮进行了精密修整。然后,使用经过修整好的粗磨粒金刚石砂轮对SiC陶瓷进行磨削加工。在此基础上,对不同的砂轮线速度、工件进给速度、磨削切深对SiC陶瓷表面粗糙度和表面形貌的影响进行了研究。试验结果表明:经过精密修整的粗磨粒金刚石砂轮是能够实现SiC陶瓷材料的延性域磨削的,表面粗糙度值Ra达到0.151μm;随着砂轮线速度增大、工件进给速度和磨削切深减小,SiC陶瓷表面的脆性断裂减小,塑性去除增加。     

第46届CIRP大会磨削方面论文简介

第46届CIRP（国际生产工程研究学会）于1996年8月25～31日在台大利科莫召开。现将会议期间磨削方面论文报告及磨削科技委员会工作会议有关情况简介如下．本届大会磨削方面主题报告为“陶瓷磨削机理”，作者为美国麻省大学的S，Malkin和T．W．Hwang。论文谈及陶瓷材料的广泛应用受到磨削加工的高成本的制约，因此有必要了解其磨削机理作为发展高效低成本陶瓷磨削技术的基础。论文概述了磨粒切过陶瓷材料时发生的现象。介绍了大多数陶瓷磨创研究者接受的“刻划断裂机理”描述或“加工”描述。“刻划断裂机理”描述能解释材料去除过程和它…     

工件旋转磨削表面纹理数值预测模型分析

工件旋转磨削广泛用于加工单晶硅、玻璃、陶瓷等硬脆材料,预测其磨削表面纹理特征对研究磨削机理、优化磨削工艺有重要意义。基于对现有工件旋转磨削仿真模型的分析与实验验证,讨论其存在的问题及改进方向:在超细砂轮模型中应修正有效磨粒数;基于现有单磨粒划擦实验的基本结论和超精密磨削的特点,工件材料回弹、磨粒刃尖半径以及磨粒成屑临界切深是需进一步考虑的因素。研究结果有助于提升对磨削机理和工艺的认识,进而提高工件旋转磨削效率。      

工程陶瓷磨削表面裂纹损伤深度模型研究

使用金刚石砂轮磨削是对陶瓷进行加工最常用的方法,但由于磨削抗力大,使被磨陶瓷零件常常会产生裂纹等表面损伤.文章基于压痕断裂力学建立陶瓷磨削表面裂纹损伤深度模型,通过针对氮化硅材料进行单行程磨削实验和表面裂纹损伤深度观测实验,确定了损伤深度模型中的参数,并对模型预测结果和实验结果进行比较,验证了陶瓷磨削表面裂纹损伤深度模型的有效性.陶瓷磨削亚表面裂纹损伤深度正比例于磨削深度和工件台速度,反比例于砂轮转速,其中磨削深度对陶瓷磨削表面裂纹损伤深度的影响最高.运用该模型,根据磨削输入参数可以预测和控制陶瓷的磨削损伤深度,从而可以优化陶瓷磨削过程,提高磨削效率、降低加工成本和降低加工损伤.     

电镀金刚石砂轮端磨氧化铝陶瓷的机理研究

本文利用电子扫描电镜,观察了金刚石磨粒的微切削刃以及氧化铝陶瓷试件的磨削表面、已磨削表面,对电镀金刚石砂轮端磨氧化铝陶瓷的机理进行了研究,指出氧化铝陶瓷已磨削表面的缺陷以脆性裂纹为主,磨削温度对材料去除过程影响很大,有可能存在非裂纹扩展的陶瓷材料去除方式。     

电镀金刚石砂轮面磨削氧化铝陶瓷的机理研究

本文利用电子扫描电镜、观察了金刚石磨粒的微切削刃以及氧化铝陶瓷试件的磨削时的表面,已磨削表面,对电镀金刚石砂轮磨氧化铝陶瓷的机理进行了研究,指出了氧化铝陶瓷已磨削表面的缺陷以及脆性袭纹为主,磨削温度对材料去除过程影响很大,有可能存在非裂纹扩展的陶瓷材料去除方式。     

纵扭超声辅助磨削氮化硅亚表面损伤及其试验研究

目的 探究纵扭超声辅助磨削工艺参数对氮化硅陶瓷亚表面损伤的影响规律。方法 首先,建立纵扭超声振动下单颗磨粒的切削轨迹及其切削弧长模型,分析纵扭超声辅助磨削独特的加工机理。其次,考虑砂轮表面磨粒的随机分布特性,并基于硬脆材料脆塑转变特性及其临界转角界定,给出纵扭超声辅助磨削单颗磨粒未变形切屑厚度的概率学模型,进而建立纵扭超声辅助磨削过程中单颗磨粒的平均法向磨削力模型。最后,建立纵扭超声辅助磨削氮化硅亚表面损伤深度模型,并进行试验验证。结果 纵扭超声振动的引入增大了纵扭超声辅助磨削过程中单颗磨粒的切削弧长,减小了单颗磨粒平均未变形切屑厚度,降低了单颗磨粒的法向磨削力,最终降低了氮化硅陶瓷亚表面损伤的深度,获得了较好的氮化硅陶瓷表面加工质量。氮化硅亚表面损伤深度随着超声振幅的增大而降低,当超声振幅为6μm时,亚表面损伤深度为5.65μm,相较于普通磨削亚表面损伤深度降低了33.6%。理论模型预测结果与试验结果趋势一致,预测结果与试验结果的最大误差为13.38%,平均误差为8.34%,因此该模型能够为氮化硅实际加工中亚表面损伤深度的预测提供一定参考。结论 纵扭超声辅助磨削能够有效降低氮化硅陶瓷...     

超声纵振珩磨的切削模型及其临界速度研究

径向超声振动磨削与纵向超声振动磨削，其主要差别是磨粒与工件的接触状态不同，在径向超声振动磨削中，磨粒与工件的接触是间断性的，它的临界速度特征符合现有的振动切削理论，而在纵向超声振动磨削中，磨粒与工件是永久性接触，不存在磨粒与工件表面分离的特点。根据它们的差别作者建立了磨粒纵向超声振动切削模型，得到了纵向超声振动珩磨临界速度的新概念及其计算公式。     

工程陶瓷镜面磨削新方法及其机理的研究

基于各种磨削参数对氧化铝砂轮磨削氮化硅工程陶瓷材料表面粗糙度影响的试验研究，提出了氧化铝砂轮加工工程陶瓷时的作用过程可分为氧化铝砂粒与工件表面的凸峰碰撞破碎去除，碰撞与摩擦共同作用及摩擦抛光三个阶段，并建立了各阶段的去除模型。而后通过对不同磨削参数的工件加工表面进行微观观察，证明了上述加工机理的存在，并能获得良好的表面质量，达到了镜面加工要求，实现了在普通磨床上对陶瓷材料的高质量加工。     

小直径砂轮超声振动磨削SiC陶瓷的表面质量研究

用小直径砂轮超声振动磨削和普通磨削加工SiC陶瓷零件,对比研究砂轮线速度、工件进给速度、磨削深度和超声振幅对其磨削表面质量的影响。结果表明:与普通磨削相比,超声振动磨削的磨粒轨迹相互交叉叠加,工件表面形貌更均匀,表面质量更好。由于超声振动时的磨粒划痕交叉会使磨粒产生空切削,因而降低了其磨削力,使磨削过程更加稳定。超声振动磨削的表面粗糙度和磨削力随砂轮线速度和超声振幅的增加而降低,随工件进给速度和磨削深度的减小而降低。且砂轮线速度、工件进给速度较小时,超声振动磨削的效果更明显。      

基于SPH法的钢轨打磨单颗磨粒磨削仿真

为研究钢轨打磨过程中材料的去除机理,采用光滑粒子流体动力学（SPH）的方法,仿真模拟钢轨打磨过程中单颗磨粒的切削过程,分析单颗磨粒几何形状、切削深度、负前角对打磨磨削过程中切削力、切削力比的变化规律及工件材料应力、变形情况的影响。结果表明:由于单颗磨粒的推挤作用,工件材料流动后形成毛刺和磨屑,而棱锥形磨粒可以获得较好的磨削加工表面;切削力随磨粒切削深度的增加而增大;磨粒负前角增大时,切削力和切削力比都随之增大,且负前角越大磨屑呈越明显的锯齿状。      

基于弹性变形的超声磨削氧化锆陶瓷的粗糙度模型

针对磨粒突出高度随机分布的特点,结合砂轮型号,建立了磨粒突出高度的正态分布图。通过切削厚度概率密度函数建立了普通磨削和超声磨削的理论切削厚度公式,采用基于弹性变形的接触弧长,结合氧化锆陶瓷的材料特性,计算出基于弹性变形的最大未变形切削厚度。根据磨粒突出高度分布和表面粗糙度的算术平均偏差定义,建立了普通磨削和超声磨削的粗糙度模型。理论研究和实验结果均表明:使用超声磨削改善了工件的表面粗糙度。而该模型可以根据给定材料的性能有效测出其表面粗糙度。由于设计的磨粒形状单一,理论值比实际值小约20%。     

基于Deform-3D单粒磨削温度场仿真研究

单颗磨粒切削研究是认识复杂磨削作用的重要手段。基于Deform-3D有限元仿真软件,针对齿轮加工常用的45钢,在工件材料J-C本构模型基础上简化锥形磨粒,分别使用CBN、白刚玉两种不同材质磨料,获得相应的仿真磨削温度场。仿真结果显示:不同材质磨粒点磨削温度差异明显,最高温度接近工件材料熔点温度,磨削温度随着深度增加而增加,随速度增加变化不大。     

螺旋沟槽砂轮磨削理论模型及复映效应机理北大核心

为分析磨削工艺参数对复映效应的影响规律,对大螺旋角沟槽结构化砂轮磨削过程和工件表面形貌进行理论探究。建立了大螺旋角沟槽砂轮宏观数学模型和微观磨粒随机分布模型,推导并计算了砂轮片状切削刃的切削过程;基于磨削表面宏观轮廓创成机理模型,计算螺旋沟槽控制参数及工艺参数与复映效应系数的数值映射关系;观察对比理论磨后工件的表面形貌与螺旋沟槽砂轮实际磨后工件表面形貌。并进一步探究“复映效应”现象,为实现“复映效应”现象精确控制提供了有效意义。     

磨削热和磨削温度

磨削过程中产生的磨削热量,不仅影响工件磨削表面的质量,而且也会影响磨粒和砂轮的磨削性能,并且还会使机床产生热变形而影响工件的加工精度。因此,磨削过程中的热现象是磨削加工的一个重要问题。磨削热的产生及特点磨削时砂轮工作表面上的大量磨粒以极高的速度在被加工工件表面掠过,在切除金属的同时还发生强烈的摩擦,加上磨粒是在负前角条件下工作,无论是产生切削作用,还是发生     

基于切向超声的平面磨削参数有效性研究

根据切向超声振动辅助磨削运动简图,分析了砂轮与工件的相对运动关系,建立了单颗磨粒的切削模型,并给出了单颗磨粒切削轨迹方程和运动速度方程。通过分析切向超声振动磨削应用的局限性,建立了不同砂轮线速度下和不同超声振动振幅下的单颗磨粒切削轨迹模型,最终选定出合适的砂轮线速度和超声振动振幅。结果表明:在已知条件下,砂轮线速度在1.25~8m/s之间取值,超声振动振幅在相应范围内取值,切向超声振动对磨削加工作用影响显著。     

切向超声振动辅助磨削几何参数分析

根据超声振动辅助磨削运动简图,分析了平面磨削时砂轮对工件的相对运动关系.建立了单颗磨粒的切削模型,给出了单颗磨粒相对工件的运动方程和切削速度方程,进而推导了单颗磨粒在磨削区内的振动次数及其在磨削区内的运动路径总长度、净磨削路径总长度的计算公式.分析表明:切向超声振动辅助磨削可以得到更短的切屑,更长的切削路径长度.     

磨削用量及其选择(普通磨料磨具部分)

磨削加工是通过砂轮和工件之间的相对运动,砂轮工作表面上的磨粒对工件表面进行切削,使工件获得预期的表面光洁度和几何形状的一种加工方法。     

cBN砂轮窄深槽加工机理研究

为深入分析窄深槽加工机理,将成形电镀cBN砂轮切削部位划分为顶刃区和侧刃区.在此基础上推导出顶刃区单颗cBN磨粒的最大切削厚度的计算公式.同时对侧刃区加工过程建立数学模型,得出磨粒产生弹性滑擦的分界线长度.结合加工后窄深槽不同部位的SEM形貌分析得知,单颗磨粒最大切削厚度不同量级时,工件材料去除方式以塑性化磨削和微脆性...     

工程陶瓷圆弧成形磨削力预测与实验研究

圆弧成形磨削是难加工零件复杂型面的加工方法,对其磨削力的研究有利于改善工程陶瓷的表面质量。基于圆弧砂轮的结构特点及尺寸趋近思想对陶瓷材料圆弧成形磨削力进行预测。通过研究磨粒对工程陶瓷的去除机制,提出建立单颗磨粒滑擦、塑性及脆性去除磨削力模型。基于砂轮磨粒尺寸与分布差异,利用概率统计方法对磨削中不同去除方式的有效磨粒数进行探讨,进而实现圆弧成形磨削力理论模型的构建。最后通过磨削力实验对理论模型进行验证。结果表明：法向磨削力和切向磨削力理论值与实验值平均误差分别为8.793%和9.986%;磨削力随着磨削深度及进给速度的增加而增加,随着砂轮速度的增加而减小。