鋼CBN砂輪平面磨削的磨削力模型研究

為了改善超硬磨料砂輪的磨削能力,基于生物學(xué)的葉序排布理論,提出了一種新型有序化排布磨料的超硬磨料砂輪。利用ls-dyna仿真軟件的光滑粒子法(sph),對(duì)葉序排布砂輪進(jìn)行了磨削力的分析研究,得出了葉序參數(shù)和磨削用量對(duì)磨粒葉序排布外圓砂輪磨削力的影響規(guī)律。仿真結(jié)果表明,合理地選擇葉序系數(shù)k和磨料半徑r,可以使葉序排布砂輪在磨削過(guò)程中獲得較低的磨削力。

蝸桿的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,精度要求也越來(lái)越高。磨削是提高此類零件加工精度的關(guān)鍵,磨削用砂輪截型的精確計(jì)算是保證精度的前提。文中提出一種蝸桿磨削用砂輪截型的計(jì)算方法。利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論模擬蝸桿磨削的空間運(yùn)動(dòng),通過(guò)空間幾何的相對(duì)變換,推導(dǎo)砂輪的截型數(shù)據(jù)以得到砂輪的精確截型,同時(shí)避免干涉。

以磨削效率作為評(píng)價(jià)指標(biāo),通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立了恒力磨削條件下砂輪全鈍化周期的鈍化曲線,并根據(jù)鈍化速度和鈍化方式將其分為三個(gè)階段,即初期鈍化階段、穩(wěn)定鈍化階段和急劇鈍化階段。其中初期鈍化階段鈍化速度最慢,磨削效率最高。鈍化曲線隨時(shí)間的變化是由內(nèi)凹到外凸的過(guò)程,與它在這個(gè)階段的砂輪磨損過(guò)程完全不同。此外,在穩(wěn)定鈍化階段散點(diǎn)圖的基礎(chǔ)上,采用指數(shù)函數(shù)y=abx對(duì)鈍化曲線進(jìn)行擬合,并通過(guò)origin的擬合結(jié)果得出回歸方程,從而驗(yàn)證了推論的正確性。結(jié)合函數(shù)方程結(jié)果,探討了采用鈍化率k作為磨削液評(píng)價(jià)指標(biāo)的方法。

在精密磨削工件時(shí),高速旋轉(zhuǎn)砂輪所產(chǎn)生的離心力會(huì)引起砂輪尺寸變化,勢(shì)必影響被磨削工件的最終精度。為此,通過(guò)ansys動(dòng)態(tài)仿真分析,發(fā)現(xiàn)砂輪直徑變大、軸向尺寸縮進(jìn)。分析結(jié)果為高速、精密數(shù)控磨削加工的砂輪幾何參數(shù)補(bǔ)償提供了依據(jù)。

針對(duì)空調(diào)壓縮機(jī)活塞孔高效內(nèi)圓磨削的需求,基于所研制的cbn砂輪數(shù)控內(nèi)圓磨床,開(kāi)展了cbn砂輪高效內(nèi)圓磨削技術(shù)的研究。通過(guò)大量的磨削試驗(yàn)及對(duì)cbn砂輪磨削機(jī)理的深入分析,調(diào)整并優(yōu)化磨削工藝,針對(duì)性地解決了活塞孔高效磨削中出現(xiàn)的問(wèn)題,保證了高效連續(xù)磨削的精度穩(wěn)定性。現(xiàn)場(chǎng)超過(guò)10萬(wàn)件的磨削試驗(yàn)證明該磨削技術(shù)及工藝穩(wěn)定可靠,可大大提高磨削效率,降低磨加工成本。

采用釬焊金剛石砂輪對(duì)兩種硬質(zhì)合金進(jìn)行磨削實(shí)驗(yàn),通過(guò)測(cè)量磨削過(guò)程中的磨削水平力和垂直力,對(duì)砂輪所受的單位寬度法向力、切向力和力比進(jìn)行了研究。建立了單顆磨粒磨削力與加工參數(shù)間的理論模型,并用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。理論分析了磨削深度、進(jìn)給速度對(duì)單位寬度磨削力、單顆磨粒磨削力及力比的影響程度。

本文以獲得麻花鉆直線切削刀為前提,對(duì)鉆頭的螺旋槽截形進(jìn)行了理論分析,推導(dǎo)出了螺旋槽理論截形的數(shù)學(xué)模型,在ibm-pc-88微型計(jì)算機(jī)上得到了麻花鉆螺旋槽的理論截形曲線.同時(shí)還用非線性回歸法將該曲線擬合為一個(gè)圓的方程,并由此優(yōu)化了砂輪的最佳安裝角,從而達(dá)到了簡(jiǎn)化鉆溝磨床砂輪修正機(jī)構(gòu)的目的.該方法已被用于一種鉆頭溝槽磨床的設(shè)計(jì)中.

系統(tǒng)開(kāi)展了陶瓷結(jié)合劑cbn砂輪磨削k418的試驗(yàn)研究,測(cè)試了不同砂輪線速度、工件進(jìn)給速度及切深條件下的磨削力。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理,得到上述3個(gè)工藝參數(shù)對(duì)磨削力、力比及磨削比能的影響規(guī)律。并擬合出了陶瓷結(jié)合劑cbn砂輪磨削基鑄造高溫合金k418時(shí)磨削力的經(jīng)驗(yàn)公式,該公式估算誤差低于10%。磨削力和力比均隨著工件進(jìn)給速度、切深和當(dāng)量磨削厚度的增大而增大,隨砂輪線速度的減小而增大。隨著當(dāng)量磨削厚度的不斷增加,磨削比能呈下降趨勢(shì)。

采用分塊杯形砂輪磨削高硬度球面時(shí),工件和砂輪接觸面積隨著砂輪的磨損而發(fā)生變化,對(duì)磨削力等參數(shù)有較大影響。基于展成法球面磨削原理研究了砂輪塊的磨損過(guò)程,建立了砂輪磨損量、砂輪和工件接觸面積的數(shù)學(xué)模型。實(shí)驗(yàn)研究了陶瓷結(jié)合劑cbn砂輪精密磨削wc-co球面涂層材料的砂輪磨損過(guò)程,通過(guò)sem實(shí)驗(yàn)分析了砂輪的磨損機(jī)理,驗(yàn)證了砂輪磨損量計(jì)算模型。

成形磨削是精密蝸桿磨削加工的發(fā)展趨勢(shì),而蝸桿磨削的齒形精度主要取決于成形砂輪廓形的精度。根據(jù)齒輪嚙合原理建立zn1蝸桿磨削加工的數(shù)學(xué)模型,用已知的蝸桿齒面形狀求出了砂輪的廓形,通過(guò)matlab編程計(jì)算得到成形砂輪的軸向截形。利用三維建模技術(shù)驗(yàn)證了數(shù)學(xué)建模過(guò)程和計(jì)算結(jié)果的正確性,進(jìn)而對(duì)砂輪修整安裝參數(shù)進(jìn)行了分析,得出了砂輪截形的變化規(guī)律。

國(guó)內(nèi)首創(chuàng)mt—1型磨削鈦合金及bu—1型磨削不銹鋼專用砂輪(發(fā)明專利證書(shū)號(hào)970)。最近已由國(guó)營(yíng)蘇北砂輪廠引進(jìn)開(kāi)發(fā),并批量投入生產(chǎn)。該產(chǎn)品解決了耐熱合金鋼等硬而韌材料的磨削關(guān)鍵。經(jīng)專家鑒定,其自銳性好,磨削效率比普通砂輪提高1—2倍,砂輪氣孔不易堵塞,對(duì)工件燒傷、嘴斑

本發(fā)明是關(guān)于磨削除去特殊鋼材，特別是不銹鋼鋼坯的表面缺陷的磨特殊鋼砂輪及其磨削方法。

1引言近三十年的高速磨削實(shí)踐使得cbn砂輪在高速磨削中的應(yīng)用成為了現(xiàn)實(shí),目前這種方法被認(rèn)為是對(duì)精密鐵系金屬進(jìn)行高效率加工的最有效的辦

為了實(shí)現(xiàn)面齒輪磨齒加工,采用包絡(luò)原理對(duì)面齒輪磨削蝸桿砂輪齒形進(jìn)行設(shè)計(jì),并對(duì)蝸桿砂輪的修整方法進(jìn)行研究。建立了蝸桿砂輪齒面的包絡(luò)坐標(biāo)系;給出了蝸桿砂輪產(chǎn)形面方程;推導(dǎo)了蝸桿砂輪齒廓的曲面方程,利用matlab軟件對(duì)蝸桿砂輪齒廓進(jìn)行了仿真,根據(jù)面齒輪磨削蝸桿砂輪的齒面生成原理,給出了修整工具的齒廓形狀、齒寬限制以及修整工具與蝸桿砂輪之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系,設(shè)計(jì)了一種面齒輪磨削蝸桿砂輪修整裝置。

在mm7132平面磨床上對(duì)正火態(tài)的42crmo鋼進(jìn)行了磨削淬火試驗(yàn),研究了砂輪粒度及砂輪轉(zhuǎn)速對(duì)淬硬層深度及組織的影響。結(jié)果表明:磨削深度在0.1～0.6mm變化時(shí),砂輪粒度對(duì)淬硬層深度影響不明顯,砂輪轉(zhuǎn)速由1500r/min增加至3000r/min過(guò)程中,磨削淬火的工藝穩(wěn)定性得到提高。磨削淬火后,42crmo鋼的完全淬硬區(qū)顯微硬度為510～850hv,完全淬硬區(qū)由細(xì)小的板條狀馬氏體組成,過(guò)渡區(qū)由馬氏體、鐵素體、珠光體以及回火索氏體組織組成。

在直徑300mmsi片制備中,利用雙面磨削技術(shù)能為后續(xù)加工提供高精度的表面,但si片損傷層厚度較大。通過(guò)掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對(duì)si片表面及截面進(jìn)行觀察,得到了經(jīng)不同粒徑的砂輪磨削后的si片的表面及截面形貌、si片的表面及亞表面損傷層的厚度并進(jìn)行了分析比較。結(jié)果表明,用粒度更小的3000#砂輪磨削,能夠有效地降低si片表面及亞表面損傷層的厚度,為優(yōu)化300mm單晶si片雙面磨削工藝、提高si片表面磨削質(zhì)量提供了清晰、量化的實(shí)驗(yàn)理論依據(jù)。

針對(duì)螺桿轉(zhuǎn)子成形磨削中端面截形為離散點(diǎn)數(shù)據(jù)的情況,應(yīng)用空間嚙合原理建立了螺桿轉(zhuǎn)子齒面加工的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)了砂輪回轉(zhuǎn)面和轉(zhuǎn)子螺旋面之間的接觸條件式,綜合運(yùn)用三次參數(shù)樣條函數(shù)法、追趕法和fsolve函數(shù),利用matlab軟件編程計(jì)算出了砂輪軸向截形,為砂輪數(shù)控修整程序的編制提供了有效數(shù)據(jù)。

采用自制的釬焊金剛石砂輪對(duì)氧化鋁陶瓷進(jìn)行高速磨削試驗(yàn)研究,重點(diǎn)探討不同磨削參數(shù)對(duì)磨削比能的影響。結(jié)果表明:磨削比能隨砂輪線速度的增大而增大,而隨磨削深度、工件速度和材料去除率的增大而減小;磨削比能與單顆磨粒最大切削厚度有直接的關(guān)系;在磨削過(guò)程中,大部分磨削能量消耗于金剛石磨粒對(duì)陶瓷工件的滑擦與塑性耕犁。

cbn砂輪由于能顯著提高加工效率而在許多加工應(yīng)用中取代了普通砂輪。但它不可能完全取代普通砂輪。普通砂輪今后將在某些領(lǐng)域中繼續(xù)發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益。一、磨粒與結(jié)合劑普通砂輪與超硬材料砂輪之間的基本差別在于磨粒。cbn磨粒的硬度較普通磨料高2～3倍。cbn砂輪的結(jié)合劑與普通砂輪同樣有樹(shù)脂、陶瓷結(jié)合劑,此外還有金屬結(jié)合劑、電鍍金

為了解決磨削過(guò)程中砂輪因磨損鈍化而頻繁修整,從而使磨削效率降低的問(wèn)題,采用了一種磨粒高出露的釬焊砂輪。自制了粗粒度釬焊金剛石砂輪,砂輪制成后對(duì)其進(jìn)行了預(yù)修整,減小了砂輪表面磨粒出露高度的不平度,然后對(duì)氧化鋯材料進(jìn)行了磨削實(shí)驗(yàn),在磨削實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中無(wú)需對(duì)砂輪進(jìn)行再修整,砂輪磨削性能穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)證明,這種砂輪磨削質(zhì)量可靠,達(dá)到了較理想的磨削效果。

本文通過(guò)對(duì)鋼管內(nèi)圓磨削加工的研究,結(jié)合國(guó)內(nèi)鋼管內(nèi)圓磨削工藝的現(xiàn)狀,提出了一種以雙頭、雙工位為特點(diǎn)的砂輪磨削方案,這種磨削方案大大提高了磨削效率,并使磨削質(zhì)量得到了穩(wěn)定的控制。

研究了花崗石的金剛石砂輪平面磨削。通過(guò)在線測(cè)量水平和垂直磨削力,研究了金剛石砂輪平面磨削加工兩種天然石材過(guò)程中的法向力和切向力變化特征。建立了單顆磨粒承受平均切向和法向負(fù)荷與單顆磨粒最大切削厚度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。結(jié)合掃描電鏡觀察結(jié)果,探討了兩種花崗石的去除機(jī)理