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程中獲得較低的磨削力。

蝸桿的應(yīng)用越來越廣泛,精度要求也越來越高。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,通過空間幾何的相對變換,推導(dǎo)砂輪的截型數(shù)據(jù)以得到砂輪的精確截型,同時避免干涉。

以磨削效率作為評價指標(biāo),通過實(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。鈍化曲線隨時間的變化是由內(nèi)凹到外凸的過程,與它在這個階段的砂輪磨損過程完全不同。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對鈍化曲線進(jìn)行擬合,并通過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作為磨削液評價指標(biāo)的方法。

在精密磨削工件時,高速旋轉(zhuǎn)砂輪所產(chǎn)生的離心力會引起砂輪尺寸變化,勢必影響被磨削工件的最終精度。為此,通過ansys動態(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,開展了cbn砂輪高效內(nèi)圓磨削技術(shù)的研究。通過大量的磨削試驗(yàn)及對cbn砂輪磨削機(jī)理的深入分析,調(diào)整并優(yōu)化磨削工藝,針對性地解決了活塞孔高效磨削中出現(xiàn)的問題,保證了高效連續(xù)磨削的精度穩(wěn)定性。現(xiàn)場超過10萬件的磨削試驗(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兩種硬質(zhì)合金進(jìn)行磨削實(shí)驗(yàn),通過測量磨削過程中的磨削水平力和垂直力,對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.同時還用非線性回歸法將該曲線擬合為一個圓的方程,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)開展了陶瓷結(jié)合劑cbn砂輪磨削k418的試驗(yàn)研究,測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。通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理,得到上述3個工藝參數(shù)對磨削力、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。

采用分塊杯形砂輪磨削高硬度球面時,工件和砂輪接觸面積隨著砂輪的磨損而發(fā)生變化,對磨削力等參數(shù)有較大影響?；谡钩煞ㄇ蛎婺ハ髟硌芯苛松拜唹K的磨損過程,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程,通過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,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)建模過程和計(jì)算結(jié)果的正確性,進(jìn)而對砂輪修整安裝參數(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)明專利證書號970)。最近已由國營蘇北砂輪廠引進(jìn)開發(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)原理對面齒輪磨削蝸桿砂輪齒形進(jìn)行設(shè)計(jì),并對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,砂輪粒度對淬硬層深度影響不明顯,砂輪轉(zhuǎn)速由1500r/min增加至3000r/min過程中,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。通過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對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;在磨削過程中,大部分磨削能量消耗于金剛石磨粒對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,然后對氧化鋯材料進(jìn)行了磨削實(shí)驗(yàn),在磨削實(shí)驗(yàn)的過程中無需對砂輪進(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。

本文通過對鋼管內(nèi)圓磨削加工的研究,結(jié)合國內(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。通過在線測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