软固结磨粒气压砂轮的力学分析

建立了一种应用于高硬度、高耐磨性自由曲面光整的新型软固结磨粒气压砂轮模型。首先,根据材料特性确定了该模型的三种材料,并计算了两相模型的弹性模量,研究了强度极限;其次,对各层应力分布进行仿真分析,研究各层厚度对应力的影响;最后,将制作出的软固结磨粒气压砂轮用于抛光实验,得到一系列加工结果。仿真结果表明:双弹性体厚度值与应力值成反比,磨粒层厚度值与应力值成正比;对模型进行优化,磨粒层受力明显增大,即抛光作用力显著增大,力传递效果较好,且最佳黏结层厚度为0.5mm。实验结果表明:黏结层厚度为0.5mm时,加工效果最佳。     

软固结磨粒群气压砂轮的力学特性分析

提出以软固结磨粒群(Softness consolidation abrasives,SCA)气压砂轮为工具的加工方法,对磨粒群密集颗粒系统的力学特性进行分析,用于解决激光强化后局部高硬度区域难以高效光整的问题。引入软球接触模型建立磨粒软固结形态下的微观接触力模型,引入全局阻尼系数得出了磨粒蠕变时的位移和速度公式。通过PFC3D仿真,验证了接触力计算公式,建立了颗粒系统的接触力网。对单颗磨粒在z轴方向上的速度进行跟踪研究,证实了SCA在加工时的存在蠕变现象。结合修正的Preston的方程,针对激光强化自由表面进行加工试验。试验结果表明:在相同加工时间内,SCA累积高出游离磨粒近34.35%的材料去除量,且避免了刚性砂轮面向曲面加工时产生的划痕,SCA加工可大幅提升面向高硬度曲面的光整效率。     

基于G-W模型的软固结磨粒群接触力分析研究

针对激光强化模具自由曲面的光整加工问题,对软固结磨粒群气压砂轮与模具表面接触力、下压量进行了研究,对砂轮接触模具表面时的磨粒姿态进行了分析,提出了一种基于G-W接触模型构建了软固结磨粒群接触力模型。利用ANSYS WORKBENCH对不同的下压量进行了仿真分析,得到了相应接触力的分布情况,验证了接触力模型的有效性。通过气压砂轮光整实验平台,利用Kistler 9129AA切削力测试仪对不同下压量的接触力进行了测试。研究结果表明,基于G-W的软固结磨粒群接触力模型能够用于计算气压砂轮与模具表面的接触力,接触力与下压量的成类线性关系,且线性关系良好。     

软固结气压砂轮的质量评价及试验研究

为达到软固结气压砂轮所具有的效率高、质量可靠、工艺简单、可控性强的生产要求,将气压砂轮成型制备系统技术应用到软固结气压砂轮的制作中,该系统由注料压模成型系统、取件输送系统和表面固化系统3个部分组成。开展了气压砂轮固有质量、加工质量和损失质量的分析,建立了气压砂轮质量概念模型,提出了气压砂轮质量评价方法;应用机器人辅助光整加工平台,对不同规格气压砂轮进行了光整加工试验研究。研究结果表明,该质量评价体系验证了气压砂轮的质量,为气压砂轮的产业化奠定了基础,具有明显的创新性与实用性。     

软固结磨粒群内部磨粒拓扑结构对材料去除的影响

针对软固结磨粒气压砂轮光整加工新方法,研究气压砂轮软固结磨粒群的内部磨粒拓扑结构对被加工材料去除率的影响规律。建立气压砂轮材料去除机理模型,分析软固结磨粒群在单压缩载荷下内部细观组构参量及力链网络的演化过程,研究了软固结磨粒群的宏观力学特征与细观结构演化之间的关系,数值模拟了具有不同拓扑结构的磨粒层与工件接触区域内的应力分布规律。将软固结磨粒气压砂轮用于激光强化自由曲面光整加工实验,得到了磨粒目数及体积配比对材料去除量及表面粗糙度的影响规律,试验结果表明,软固结磨粒气压砂轮可用于激光强化表面的光整加工并获得良好的加工效果。     

内燃机中的磨粒磨损分析

阐述了磨粒磨损的磨损机理,介绍了内燃机中磨粒的主要来源。分析了磨粒的形态特征(大小与形状)、磨粒浓度、磨粒的机械性能(硬度和强度)等参数对内燃机中的磨料磨损的影响,并提出了解决措施。     

软固结磨粒群加工方法及材料去除特性的分析

为了解决高硬度模具自由曲面光整技术难点,提出一种软固结磨粒群加工新方法(Softness consolidation abrasives,SCA).所谓软固结磨粒群,特指由高聚物黏结剂黏结于气压砂轮基体表面的磨粒群体,其宏观上不像游离磨粒那样可自由移动,而微观上每个磨粒均受到黏结剂在各个方向的弹性支撑.结合层间弹性力学体系分析,讨论双层弹性体中(橡胶基体层-磨粒层)的力穿越问题,得到表层单颗磨粒的切削力学模型.建立基于应力修正的Preston方程,解决柔性基体供力时存在的应力滞后问题.根据磨粒硬度特性进行系数修正,给出材料去除经验公式.对磨粒群的切削力和速度进行数值模拟,建立材料去除的定量预估模型.总结高效光整加工的配比条件,并通过针对激光强化模具表面的光整试验,验证修正后的Preston方程的准确性.     

用超磨粒砂轮实现高效磨削

超磨粒（金刚石，CBN）砂轮的出现，使难切削材料的高精度、高效率加工成为可能。本文介绍日本利用超磨粒砂轮进行高效磨削加工的方法。一、高效磨削加工方法1．间歇进给磨削间歇进给磨削采用成形砂轮进行曲面磨削，在深切工件的同时进给量很小，用于要求保证工件形状精度的成形和深槽加工。间歇进给磨削的进刀量为往复磨削进刀量的100～200倍，其走刀量仅为往复磨削的1／100～1／200。间歇进给磨削前，要使用修整工具对砂轮表面进行创型，通过往复进给的循环操作，工件边缘与砂轮最初接触时不产生重复冲击，砂轮变形很小，有利于防止脆性…     

基于DEM的软固结气压砂轮粘磨层劲度模量虚拟实验研究

为解决软固结气压砂轮不同成分组成的粘磨层(粘结剂与磨粒混合层)性能参数需经实验一一测量获得的问题,将离散元方法(DEM)应用于软固结气压砂轮光整加工领域中,采用离散元软件PFC2D建立了粘磨层模型,以圆形颗粒模拟磨粒和粘结剂,从微观角度开展了对粘磨层的力学性能的分析,提出了对粘磨层模型进行数值模拟双轴实验测量其劲度模量的方法,建立了磨粒粒度和粘磨层劲度模量之间的关系,根据测量结果与实验结果的相近程度对其可行性进行了评价,进行了粘磨层直接拉伸实验。实验及研究结果表明,仿真结果与实验结果误差在10%以内,验证了离散元方法(DEM)在该领域应用的可行性,同时该结果为利用离散元软件PFC3D软件进一步模拟软固结气压砂轮光整加工过程奠定了基础。     

渐进式黏磨层气压砂轮的设计

针对传统气压砂轮存在磨粒容易脱落,加工效率低等问题,提出了制备渐进式黏磨层气压砂轮的方法。该方法基于分层渐进抛光的思想,在砂轮头表面涂覆多层不同厚度和目数的黏磨层。利用磨粒脱落量及表面加工质量实验确定不同黏磨层光整加工所需时间及厚度,制备了渐进式黏磨层气压砂轮,研究了砂轮头的几何精度和加工工件的表面质量。结果表明:渐进式黏磨层气压砂轮不同黏磨层磨粒目数分别为180#、120#、80#,其厚度分别为2mm、0.21mm、0.3mm,各层厚度均符合设计要求,误差在5%以内。在加工过程中,外层黏磨层能在理想时间逐层有效脱落。当下压量为2mm、磨削转速为1 250r/min时,渐进式黏磨层气压砂轮能够完成初期光整加工且效率提高19%以上。实验显示:提出的方法大幅提高了激光强化表面光整加工效率和自动化程度。     

杯形砂轮磨削高硬度球面砂轮磨损的研究

采用分块杯形砂轮磨削高硬度球面,磨削过程中砂轮磨损不仅影响砂轮磨削性能,而且造成工件和砂轮实际接触面积不断产生变化,影响磨削力和磨削质量。为此,基于展成法磨削原理研究砂轮块磨损后的形状变化,分析了分块砂轮的磨损形式,揭示了进给过程中砂轮块磨损形状的变化规律,推导了砂轮磨损量和砂轮工件接触面积的计算公式,分析了砂轮磨损速度的变化趋势及其影响因素,试验最后研究了砂轮磨损量的变化规律,并验证了砂轮磨损量的计算模型。     

磨粒磨损的模型化分析

磨粒磨损作为磨损的主要类型之一,影响机械使用寿命。针对犁沟磨损机制,用球形、圆锥形和圆台形磨粒模型分析其磨粒磨损的磨损率和摩擦因数,考虑磨粒数量与磨粒尺寸间的指数关系,分析磨损率随磨粒数量和磨粒尺寸的变化,计算平均摩擦因数随磨粒数量及其参数的变化。研究结果表明,球形磨粒模型的磨损率随着磨粒的减小和磨粒数量的增加而减小,其摩擦因数随着磨粒数量的增多而增大;圆锥形磨粒模型的磨损率随着磨粒的增大与数量的增多而增大,其摩擦因数随着倾斜角的增大而增大;圆台形磨粒模型的磨损率变化趋势与球形磨粒一致,但其摩擦因数变化的趋势与球形磨粒相反。     

不同磨损形式下的滑动轴承磨损表面及其磨粒特征

为了对其实现快速和准确的诊断,在试验机上模拟了滑动轴承的各个典型磨损过程,收集各阶段产生的磨粒信息,观察磨损表面形貌,研究了磨粒和磨损表面特征及其对应关系.结果表明通过检测润滑油中的磨粒信息可以间接获得滑动轴承的磨损表面特征,进而进行滑动轴承的状态诊断.     

砂轮线速度对CBN砂轮磨损影响的磨削试验研究

通过用陶瓷结合剂CBN砂轮对45淬硬钢工件进行磨削试验，深入分析了砂轮线速度对砂轮磨损的影响，获得能够进行高速高效磨削的合理砂轮线速度。     

砂轮线速度对CBN砂轮磨损影响的磨削试验研究

通过用陶瓷结合剂CBN砂轮对45淬硬钢工件进行磨削试验,深入分析了砂轮线速度对砂轮磨损的影响,获得能够进行高速高效磨削的合理砂轮线速度。     

全油膜润滑条件下磨粒磨损特性的实验研究

本文应用最新研制的ＭＭＵ－５型流体润滑摩擦磨损试验机，对全油膜润滑条件下三体磨粒磨损的特性进行了一些实验研究。     

磨粒磨损的磨粒接触热分析

针对磨粒磨损机制,采用球形磨粒模型和分形磨粒2种模型,利用有限元软件ANSYS分析磨粒磨损的滑动过程,探讨磨粒与磨损表面接触区內的温度变化、热应力分布及其随表层深度的变化情况,并对2种模型的分析结果进行对比分析。研究结果表明:球形磨粒模型中磨粒温度较高,接触体温度较低,磨粒与磨损表面温差较大,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较分散;而分形磨粒模型中接触体温度较低,磨粒温度更低,磨粒与磨损表面温差较小,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较集中,并且应力最大值比球形磨粒模型的大。     

磨料粒度对电镀CBN砂轮磨损影响的有限元仿真分析

以单颗CBN磨粒的磨损为例,对电镀CBN砂轮的磨损进行研究。针对磨削淬硬轴承钢GCr15,将单颗CBN磨粒适当简化成圆锥体,建立楔形滑擦模型,利用Deform 3D软件对单颗CBN磨粒的磨耗磨损进行仿真分析。仿真结果表明:不同粒度磨粒的磨损形式相似,均为前端面磨成弧形月牙洼形,尖端逐渐磨成平台;相同条件下磨粒的最大磨损量随着磨料粒度号的增大而减小。同时也说明了细粒度的电镀CBN砂轮的磨损较小。研究结果对进一步研究电镀CBN砂轮制造工艺有指导意义。     

磨粒磨损的接触分析

磨粒磨损作为磨损的主要类型之一,影响机械使用寿命。针对犁沟磨损机制,采用球形磨粒模型和分形磨粒模型,对于磨粒磨损的压入、滑动和压碎3个过程,利用有限元软件ANSYS,分析磨粒与磨损表面接触区的Mises应力和剪应力分布以及应力随表面深度的变化情况,并对2种模型的分析结果进行对比。研究结果表明,球形磨粒模型中,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较分散,且应力峰值较小,在相同材料和压力下磨粒和表面均未压碎;然而分形磨粒模型中,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较集中,且应力峰值较大,磨粒和表面均压碎。2种模型中,采用分形方法构造的分形磨粒形状与实际情况中的磨粒形状更加相似。