磨粒可控排布砂轮磨削性能的一些研究

摘要

传统工艺制造的固结磨料磨具，特别是电镀超硬磨料磨具，由于磨粒十分细小，造成磨削过程中磨具工作表面极易堵塞、导致磨具过早失效或产生磨削热损伤，严重阻碍了零件加工质量和加工效率的进一步提高。为解决上述缺陷，使磨具中的磨粒或磨料群及其间距能够按照使用要求进行科学地排列或分布是最有效的方法之一。 针对这一问题，本文结合相关的国家自然科学基金项目和辽宁省自然科学基金研究内容要求，对前期磨料三维可控排布电镀砂轮制造方法进行了改进和优化。具体内容包括研究了不同电流类型对镀层生长速度的影响，得出在一定电流密度范围内镀层生长速度的计算参数，并根据赫尔槽试验的方法测定试验用镀液的分散性及其适合的电流密度范围，以及采用阴极保护措施来保证砂轮表面微磨料群的等高性，并对环形镀砂轮的夹具进行了改进，减少了上砂的难度。完善了磨粒可控排布砂轮的制造工艺等。通过以上工艺改进和优化措施，制造出具有可控磨粒裸露高度，微磨料群等高性良好的磨粒可控排布砂轮样件。 针对砂轮表面微磨料群如何排布更加合理，加工效果更好的问题，作者依据实际的磨削过程，建立了砂轮表面任意微磨料群的磨削轨迹方程，并利用MATLAB软件对砂轮上微磨料群的磨削轨迹进行仿真。给出了合理的微磨料群交错排布规则，并比较在磨料群总面积相同的情况下，具有不同微磨料群直径的砂轮磨削轨迹均匀性和致密性方面的优劣等，得出了较小微磨料群面积且排布较密的砂轮运动轨迹具有较好的均匀性和致密性的结论。 在理论分析和试验研究的基础上，针对碳纤维复合材料干磨削加工易堵塞砂轮和产生磨削高温等问题，应用所研制的微磨料群可控排布砂轮进行了碳纤维复合材料的实际磨削试验，应用此种砂轮与传统的无序排布砂轮进行磨削对比试验，结果表明：微磨料群可控排布砂轮在降低磨削力、提高磨削加工质量及使用寿命上都要优于传统的无序排布砂轮。在此基础上研究了该种砂轮适合碳纤维复合材料干磨削加工的工艺参数和不同微磨料群排布的砂轮对磨削性能的影响规律，得出了磨削面积比为40％，且每个磨粒群能包含约4～6个磨粒的砂轮具有相对较好磨削性能的结论。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1选题的科学依据

1.1.1课题的提出

1.1.2课题的来源

1.2国内外相关技术的发展现状

1.2.1复合电镀工艺优化技术

1.2.2砂轮表面排布的优化设计

1.2.3复合材料的加工技术及应用

1.2.4杯形端面砂轮磨削特性相关研究

1.3本文的主要工作

2微磨粒群可控排布电镀砂轮电镀工艺的研究

2.1电镀工艺方法的改进与优化

2.1.1镀层生长速度试验

2.1.2镀液分散能力的测定

2.1.3关于防止边缘效应的实验

2.2端面微磨料群可控排布砂轮的制造工艺

2.2.1电镀工艺

2.2.2电镀装置示意图

2.2.3砂轮实物

2.3圆周面微磨料群可控排布砂轮的制造工艺

2.4小结

3砂轮表面微磨料群磨削轨迹模拟仿真

3.1微磨料群磨削轨迹的理论建模

3.1.1微磨料群磨削轨迹数学分析

3.1.2应用MATLAB软件实现轨迹仿真

3.2磨削加工面的形成机理

3.3砂轮表面微磨料群的排布设计

3.4不同微磨料群轨迹排布的对比分析

3.4.1相同η不同S下的磨削轨迹对比

3.4.2不同η相同S下的磨削轨迹对比

3.5小结

4可控排布砂轮磨削性能实验研究

4.1试验方案设计

4.1.1试验设备与方法

4.1.2试验设计与安排

4.2有序无序排布对比试验

4.2.1磨削力对比分析

4.2.2磨削加工表面粗糙度对比分析

4.2.3砂轮堵塞机理分析

4.2.4砂轮磨削前后形貌分析

4.2.5堵塞砂轮的修整

4.3寻求最优磨削工艺参数试验

4.3.1砂轮转速对工件加工质量的影响

4.3.2 工件纵向进给速度对工件加工质量的影响

4.4不同排布不同η的磨削对比实验

4.5 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢