磨削力

摘要： 为了研究超声振动磨削(Ultrasonic Vibration Grinding,UVG)过程中砂轮的振动频率、振幅和磨削速度对磨削力的影响。利用MATLAB定值计算了这3个参数的净切削时间比。以GH4169合金为研究对象,建立单颗磨粒超声振动磨削的数学模型和二维正交有限元模型,并与常规磨削(Conventional grinding,CG)过程进行对比。首先研究了切削区域的Mises应力分布和磨削区域瞬时磨削力的变化曲线,然后探究磨粒的振动频率、振幅和磨削速度对UVG平均磨削力的影响。结果表明:数学模型和有限元仿真结果趋势相同,超声振动可有效减小切削力;磨削力随着砂轮的振动频率和振幅的增大而减小,且递减速率逐渐减慢;在合适范围内低速磨削有利于提高加工表面质量。

摘要： 采用电镀金刚石砂轮对CVI+PIP综合工艺制备的2.5D正交编织C/Si C陶瓷基复合材料进行了轴向超声振动平面磨削加工试验。通过对超声振动磨削与普通磨削的磨削力、磨削表面三维形貌及粗糙度的分析与测量,对C/Si C复合材料的加工工艺进行了研究。结果表明,磨削过程中材料去除方式以脆性去除为主,碳纤维损伤形式以纤维拉断、剥离、横向断裂为主,基体主要为压溃破碎去除。施加超声振动后磨削力降低35%~40%,表面加工质量也有明显的改善。正交试验结果表明,磨削工艺参数中主轴转速、进给速度、磨削深度对磨削表面粗糙度Sa的影响程度也有所不同,影响顺序为:进给速度>主轴转速>磨削深度,采用高速微磨削可以有效提高磨削效率和表面加工质量。

摘要： 为了控制硬质合金刀片圆弧刃处的表面质量,通过分析单颗磨粒与工件的接触长度和最大未变形切屑厚度的关系,建立了其磨削力学模型.基于正交试验的方法,对该硬质合金刀具进行不同磨削参数的加工实验,并采用VHX-600超景深光学显微镜等观测仪器对刀具圆弧面的锯齿深度和表面粗糙度进行观测.结合圆弧刀刃的磨削力学模型和实验加工结果,并基于锯齿成型机理分析了不同磨削参数、刀片材料以及结构等对刀片圆弧的锯齿及粗糙度的影响规律.结果表明,提高砂轮转速、降低圆弧转动速度、减小磨削深度、控制刀片材料的质量、合理设计刀片结构可以提高刀片圆弧处的表面质量,提高刀具的耐用度.砂轮磨削圆弧转动速度为24 m/s、圆弧转动速度为8°/s、磨削深度为0.05 mm时磨削效果较佳,可以获得较小的磨削力、锯齿深度及表面粗糙度.

摘要： Ti-6Al-4V(TC4)钛合金属于航空航天构件中广泛应用的难加工的材料,其磨削加工表面质量具有较高的要求,磨具与钛合金表面的接触过程十分复杂。为探索其微观磨粒磨削中的切削力、切削温度、切屑形态等变化,开展TC4钛合金三维单颗磨粒磨削加工机理及仿真技术研究。基于磨削基础理论及钛合金材料性能,分析建立单颗磨粒磨削加工物理运动模型,利用ABAQUS开展磨削参数正交仿真,研究不同磨削线速度、磨削深度及磨粒负前角作用下的磨削动态过程机理。研究结果表明,磨粒负前角γ与磨削深度a;对磨削力和磨削温度具有显著影响,磨粒切入阶段磨削力升高较快,切出阶段磨削力降低变缓;工件磨削温度加速升高,达到峰值后缓慢降低;大负前角作用下,沟槽处材料塑性隆起减小,提高加工表面质量。

摘要： 针对GH4169高温合金的难加工性、砂轮磨损严重导致的加工表面质量差、效率低等问题,引入超声辅助磨削加工技术,分析了主轴转速、进给速度、磨削深度、超声振幅对磨削力、砂轮磨损及表面形貌的影响。结果表明:超声辅助磨削能有效降低磨削力并有助于延长砂轮使用寿命;获得了超声对材料去除方式、砂轮磨损行为的影响机制,对指导GH4169高温合金工艺优化、以实现高质高效加工具有重要意义。

摘要： 通过测量内表面磨床SUU600A加工和空载时电主轴功率,计算砂轮所受切向磨削力;根据经验算法计算法向磨削力,分析砂轮线速度、进给量、磨削深度对法向磨削力的影响,总结法向磨削力变化趋势;提出一种基于模糊PID的数控磨削加工磨削力实时控制方法。结果表明:使用模糊PID磨削力控制系统加工时,可实现对磨削力实时修调,使它始终保持恒定或在预定的范围内,从而提升磨削效率。通过试验,对磨削效率提升进行了验证。

摘要： 面向复杂形状刀具的多轴联动工具磨削软件已成为我国制造工业亟需突破的瓶颈问题之一,为此,介绍了工具磨削软件的应用场景及需求,梳理了国外主要工具磨削软件品牌及其功能特点,进而从数学、力学、材料学等软件涉及的关键理论问题角度分析了工具磨削软件需要突破的关键技术,并在此基础上提出了未来工具磨削软件的智能化发展趋势,从而为我国工具磨削软件的自主研发提供参考。

摘要： 为了研究不同磨削参数下单颗粒磨削对BK7光学玻璃材料去除机理的影响规律,采用SPH(光滑粒子流体动力学)方法,将金刚石磨粒理想化为圆锥形,通过改变不同磨削参数对材料去除过程和磨削力进行了分析。结果表明:1)磨削过程中BK7光学玻璃主要是通过脆性方式去除的;2)随着磨削深度的增大,磨削力不断增大;3)随着磨削速度的增大,磨削力先增大后减小,当磨削速度达到超高速时,磨削速度的变化对磨削力影响甚微。

摘要： 为了模拟单颗粒金刚石磨削碳化硅陶瓷的加工过程,采用控制单一变量的方法,设置同一条件下不同工件进给速度的工艺参数,用Johnson-Holmquist ceramic本构关系建立有限元模型,仿真分析不同工件进给速度下单粒金刚石磨削碳化硅陶瓷的磨削力、磨削表面应力、磨削表面形貌和裂纹损伤.仿真模型数据与已有相同工况下的单粒金刚石磨削碳化硅陶瓷实验值吻合度较高,所提出的数值模型为金刚石砂轮设计、预测陶瓷磨削的磨削力、切屑去除和观察划痕形貌提供了高效的方法和理论依据.

摘要： 氧化锆陶瓷具有高脆性、低断裂韧性等特点,精密加工难度大,一直限制着其应用。针对这一难题,提出了切向超声辅助镜面磨削的精密加工方法,研究了超声振幅对工件表面粗糙度、磨削力和磨削温度的影响,以及有/无超声作用下砂轮的磨损状况等基础加工特性。结果表明,切向超声辅助磨削可以实现氧化锆陶瓷镜面加工,在振幅A;=4.66μm时,与传统磨削(A;=0)相比,工件表面粗糙度下降43.8%,达到了R;19.9nm;法向磨削力随着超声振幅增大而下降,最大下降34%,但下降速率逐渐变小;磨削温度也随着超声振幅增大而下降,当A;=4.66μm时,磨削温度比无超声时下降34.5%。此外,切向超声辅助磨削加工可以改善砂轮的磨损状况,减少砂轮上磨粒的脱落,延长砂轮使用寿命。

摘要： 本文提出了一种基于改进的磨削力谐波小波包分析的磨削砂轮状态特征的提取方法.磨削力由磁悬浮轴承机械电气参数求得,通过谐波小波包分解,得到无频谱混叠的磨削力的时频分布图.文章对通过时频分布图提取砂轮状态特征的可行性进行了分析.通过求时频分布矩阵的能量方差,得到了能量峰,求取能量最大的32个能量峰的能量组成了砂轮磨削状态的特征向量.最后,通过所求得的特征向量的离散度分析,证明了这种特征提取方法的有效性.

摘要： 工程陶瓷材料由于其优异的耐磨损、耐腐蚀、耐高温、高硬度、高强度、低密度、低膨胀系数等许多优良特性,在机械、电子、化工、军事、航空航天、生物工程等领域得到十分广阔的应用前景.另一方面,由于陶瓷的硬脆特性,使其成为典型的难加工材料,磨削加工是目前最常用的加工方法.磨削力在磨削过程中是一个非常重要的因素,但是磨削力的大小不能直接来调节,只能通过改变加工工艺参数来调节.笔者以氮化硅陶瓷为研究对象,通过改变砂轮线速度、磨削深度、工件进给速度、有无磨削液等工艺参数.开展了大量的磨削工艺实验,分析了以上工艺参数对磨削力的影响规律,对氮化硅陶瓷平面磨削加工工艺的优化以及生产实践提供一定的参考价值.

摘要： 微细磨削是指采用微机床设备、微磨棒(小于1mm,也称微磨针)磨具针对超精密微小零件的机械去除加工方法.微细磨削与传统磨削相比,在磨粒半径与磨深比值、磨粒刃角圆弧影响方面存在很大不同,这也就导致传统磨削力模型已不适应于微细磨削.本研究根据微磨具实际磨粒形状,将其归类为圆锥、球形、三棱锥、四棱锥等四类不同的单颗磨粒形式,并考虑磨粒的刃角圆弧半径影响建立不同单颗磨粒微细磨削力模型;结合现有微磨棒磨粒的分布情况,建立微细磨削力模型;结合微细磨削试验讨论各因素对微细磨削力的影响.研究结果为微细磨削机理的研究及工艺的优化提供了重要的参考.

摘要： 磨削力是磨削过程中的重要物理量,力的变化规律间接反映了磨削状况.为探索轴向超声振动对强韧性材料磨削工艺的影响,开展了轴向超声振动辅助磨削9Cr18磨削力试验研究.本次试验采用单因素试验,对不同参数(磨削速度、磨削深度、进给速度)下的超声辅助磨削力进行了分析,并与传统磨削试验结果进行了对比.结果表明,在相同参数下,相比传统磨削,轴向超声振动磨削可降低磨削力.轴向超声振动效果受磨削参数的影响,从磨削速度、磨削深度、进给速度这三方面对超声振动效果的作用作了具体分析.其中磨削速度对轴向超声振动效果影响最大,且磨削速度的增加对超声振动效果具有弱化作川;磨削深度的增加对超声振动效果具有增强的作用;进给速度的增加对轴向超声振动效果具有削弱作用.

摘要： 磨削力是磨削过程中的重要物理量,力的变化规律间接反映了磨削状况.为探索轴向超声振动对强初性材料磨削工艺的影响,开展了轴向超声振动辅助磨削9Cr18磨削力试验研究.本次试验采用单因素试验,对不同参数(磨削速度、磨削深度、进给速度)下的超声辅助磨削力进行了分析,并与传统磨削试验结果进行了对比.结果表明,在相同参数下,相比传统磨削,轴向超声振动磨削可降低磨削力.轴向超声振动效果受磨削参数的影响,从磨削速度、磨削深度、进给速度这三方面对超声振动效果的作用作了具体分析.其中磨削速度对轴向超声振动效果影响最大,且磨削速度的增加对超声振动效果具有弱化作用;磨削深度的增加对超声振动效果具有增强的作用;进给速度的增加对轴向超声振动效果具有削弱作用.

摘要： 使用了选区激光烧结(SLS)对树脂结合剂金刚石砂轮进行3D打印制造,在砂轮工作层制备了内冷却微流道;使用3D打印树脂结合剂金刚石砂轮对玻璃、氧化铝陶瓷、硬质合金进行了磨削测试.研究表明,3D打印后制备的树脂结合剂金刚石砂轮可以对常见的硬脆材料进行有效磨削加工,而3D打印内冷却微流道有助于降低砂轮的磨削力和表面粗糙度.

摘要： 本文通过对Fe—Cr—Co永磁合金进行干磨小切深(5μm)磨削实验研究,分析了磨削力信号中波峰波谷的数量与砂轮转速(跳动频率)、工作台进给速度之间的对应关系,实验和分析结果表明,在小切深下(5μm)磨削力信号呈波纹变化,原因主要是由砂轮径向跳动导致.利用白光干涉仪对磨削后试样表面进行形貌检测分析并测定了磨削力波峰、波谷平均值与工件实际磨削深度的最大值、最小值的对应关系;并通过对磨削力信号以砂轮转动频率值进行滤波处理,并分析了磨削工艺参数对磨削力的影响.实验结果表明:磨削力随砂轮线速度增大而减小,随工作台进给速度增大而减小,此外对于磨削力随砂轮线速度增大而减小的特征,最大值Fmax曲线,平均值Fmcan曲线要优于最小值Fmin曲线,而对于磨削力随工作台进给速度增大而增大的特点,三者相差不大.最大磨削力Fmax与最小磨削力Fmin的差值随砂轮转速增加而减小,随工作台进给速度增大而增大,此结果与实际最大切深lmax和最小切深lmim的差值随砂轮转速变化一致,而工作台进给速度对前两者之间的差值影响不大.此外,分析了磨削参数对试样表面平均粗糙度值Ra的影响,分析结果表明:平均粗糙度值Ra随线速度增大而减小,随工作台进给速度增大而增大,但本文研究的加工参数对粗糙度值Ra影响不是很明显.

摘要： 碳纤维增强复合材料(CFRP)由于组成成分树脂基体与碳纤维增强相属性差异大,多向层合板层间结合强度低及力学性能各向异性的特点,CFRP加工中易出现毛刺,分层,撕裂等加工缺陷,是一种典型的难加工材料.传统硬质合金铣刀在进行CFRP铣削加工时,在很短的加工时间内,刃口钝化严重.金刚石涂层刀具有效提高了刀具耐用度,但金刚石薄膜加大了刃圆半径,降低加工质量.聚晶金刚石(PCD)铣刀价格昂贵,且抗冲击性差,极易出现崩刃,只适用于对加工质量和精度要求高的场合.本文使用自制钎焊金刚石刀具，开展CFRP磨边加工试验，分析金刚石磨粒粒径与排布间距对碳纤维增强复合材料磨削力与加工质量的影响规律。

摘要： 蓝宝石是一种典型的高硬度高脆性材料,要实现对蓝宝石的高效精密加工非常困难,而超声振动辅助磨削是加工硬脆性材料的一种有效方法.通过在砂轮轴向施加超声振动,对蓝宝石开展轴向超声振动辅助磨削试验研究,并从磨削力、磨削力比、表面形貌和表面粗糙等角度揭示轴向超声振动辅助磨削蓝宝石的加工特性.与普通磨削相比,在磨削条件相同情况下,轴向超声振动辅助磨削蓝宝石晶体时的法向磨削力明显减小,而切向磨削力则稍微有所增大,磨削力比也有所减小.轴向超声振动辅助磨削后的工件表面更为平整,表面裂纹相对较少,表面粗糙度较低.采用轴向超声振动辅助磨削蓝宝石晶体的加工效果较好,可提高磨削表面质量.

摘要： 磨削时一般多采用切削液浇注冷却润滑磨削弧区,达到降低磨削温度、提高砂轮寿命和工件表面质量.切削液在磨削高温的作用下产生大量有毒烟雾,对环境危害很大.本文通过静电在线喷涂装置,将润滑性能良好的层状固体粉末喷涂在砂轮表面形成冷却润滑涂层,为砂轮提供连续、高效的润滑涂层,实现减少切削摩擦、降低磨削温度的目的.国内外许多学者开展了固体润滑剂用于改善磨削加工性能的研究.

摘要： 本发明公开一种高切向磨削力与低法向磨削力的磨削方法，属于难加工材料高效精密磨削技术领域。为解决磨削难加工材料过程中材料磨除率低、磨削工件表面完整性差、砂轮阻塞、磨削烧伤频繁等问题，采用“类防弹衣原理”‑磨粒在冲击载荷下产生“集群效应”的新型磨削工具，作用于工件表面微凸峰处，使磨粒产生“集群效应”，使切向磨削力瞬间增大而法向磨削力瞬间减小，同时利用磨具中填充物向磨削液溶解扩散，产生具有氧化性和非中性的工作液环境，形成活性化工件表面和磨料表面，在多能量场的耦合下，以高切向磨削力与低法向磨削力的磨削方式去除工件表面材料。本发明可用于高能束流快速增材制造新型航空航天复合材料的高效精密高表面完整性磨削，也可用于难加工硬脆材料的低/无损伤磨削加工。

摘要： 本发明公开一种高切向磨削力与低法向磨削力的磨削工具，属于难加工材料高效精密磨削技术领域。针对传统磨削加工中，高法向磨削力与低切向磨削力导致材料磨除率低、磨具与工件损伤变形、磨削震动、砂轮阻塞、工件表面完整性差以及磨削烧伤频繁等问题，发明了一种“类防弹衣原理”‑磨粒在冲击载荷下产生“集群效应”使切向磨削力瞬间增大而法向磨削力瞬间减小的新型磨削工具。新型磨具由配合环、基体环和具有“磨粒集群效应”的磨料层三部分组成。通过热固结方法将磨料层固结于基体环，并装配到配合环，从而制成高精度、高自锐性的新型磨具。本发明可实现硬脆材料或航空航天复合材料等难加工材料的高切向磨削力与低法向磨削力的高效、高精度、高表面完整性的磨削加工。

摘要： 本发明属于硬脆的半导体晶体材料超精密加工领域，涉及一种半导体晶片磨削过程中磨削力在线测量装置及控制力磨削方法。本发明公开了一种半导体晶片磨削力在线测量装置，并作为磨削力自适应控制系统反馈元件。该磨削力测量装置采用压电式测量原理，包括传感器部分和数据处理单元。传感器部分用于在线测量径向力Fr、切向力Ft和轴向力Fz三个方向力，数据处理单元用于采集分析磨削力数据，并反馈控制砂轮进给速度和进给量，以期达到的目的。本发明具有如下优点：磨削力在线测量装置的结构简单，对原有设备改造小；磨削力在线测量环节少、响应速度快、精度高；可提高半导体晶片的磨削效率，降低损伤层厚度。

摘要： 本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种自感知自适应磨削头及磨削过程中磨削力的检测方法。磨削头包括主体、设置在主体上的砂带、设置在砂带内的驱动主轮和支撑轮，所述驱动主轮连接有旋转驱动装置，所述主体设有设置在砂带内的自适应组件安装架，所述自适应组件安装架上设有自适应组件安装槽，所述自适应组件安装槽开口端朝向砂带磨削端设置，所述自适应组件安装槽内设有自适应组件，所述自适应组件包括若干贴合砂带磨削端的内表面的硬质球体和若干分别用于单独驱动一个硬质球体的压电陶瓷驱动器。本发明提供的磨削头应用于磨削加工中，特别对加工复杂曲面零件的磨削，该磨削头具有自适应所加工曲面的形状，磨削头应用范围较广。

摘要： 本发明公开一种高切向磨削力与低法向磨削力的磨削方法，属于难加工材料高效精密磨削技术领域。为解决磨削难加工材料过程中材料磨除率低、磨削工件表面完整性差、砂轮阻塞、磨削烧伤频繁等问题，采用“类防弹衣原理”‑磨粒在冲击载荷下产生“集群效应”的新型磨削工具，作用于工件表面微凸峰处，使磨粒产生“集群效应”，使切向磨削力瞬间增大而法向磨削力瞬间减小，同时利用磨具中填充物向磨削液溶解扩散，产生具有氧化性和碱性（或酸性）的工作液环境，形成活性化工件表面和磨料表面，在多能量场的耦合下，以高切向磨削力与低法向磨削力的磨削方式去除工件表面材料。本发明可用于高能束流快速增材制造新型航空航天复合材料的高效精密高表面完整性磨削，也可用于难加工硬脆材料的低/无损伤磨削加工。

摘要： 本发明公开一种高切向磨削力与低法向磨削力的磨削工具，属于难加工材料高效精密磨削技术领域。针对传统磨削加工中，高法向磨削力与低切向磨削力导致材料磨除率低、磨具与工件损伤变形、磨削震动、砂轮阻塞、工件表面完整性差以及磨削烧伤频繁等问题，发明了一种“类防弹衣原理”‑磨粒在冲击载荷下产生“集群效应”使切向磨削力瞬间增大而法向磨削力瞬间减小的新型磨削工具。新型磨具由配合环、基体环和具有“磨粒集群效应”的磨料层三部分组成。通过热固结方法将磨料层固结于基体环，并装配到配合环，从而制成高精度、高自锐性的新型磨具。本发明可实现硬脆材料或航空航天复合材料等难加工材料的高切向磨削力与低法向磨削力的高效、高精度、高表面完整性的磨削加工。

摘要： 本发明属于硬脆的半导体晶体材料超精密加工领域，涉及一种半导体晶片磨削过程中磨削力在线测量装置及控制力磨削方法。本发明公开了一种半导体晶片磨削力在线测量装置，并作为磨削力自适应控制系统反馈元件。该磨削力测量装置采用压电式测量原理，包括传感器部分和数据处理单元。传感器部分用于在线测量径向力Fr、切向力Ft和轴向力Fz三个方向力，数据处理单元用于采集分析磨削力数据，并反馈控制砂轮进给速度和进给量，以期达到的目的。本发明具有如下优点：磨削力在线测量装置的结构简单，对原有设备改造小；磨削力在线测量环节少、响应速度快、精度高；可提高半导体晶片的磨削效率，降低损伤层厚度。

摘要： 本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种自感知自适应磨削头及磨削过程中磨削力的检测方法。磨削头包括主体、设置在主体上的砂带、设置在砂带内的驱动主轮和支撑轮，所述驱动主轮连接有旋转驱动装置，所述主体设有设置在砂带内的自适应组件安装架，所述自适应组件安装架上设有自适应组件安装槽，所述自适应组件安装槽开口端朝向砂带磨削端设置，所述自适应组件安装槽内设有自适应组件，所述自适应组件包括若干贴合砂带磨削端的内表面的硬质球体和若干分别用于单独驱动一个硬质球体的压电陶瓷驱动器。本发明提供的磨削头应用于磨削加工中，特别对加工复杂曲面零件的磨削，该磨削头具有自适应所加工曲面的形状，磨削头应用范围较广。

摘要： 本发明属于微细磨削技术领域，公开了一种结合微细磨削效应的磨削力计算方法、系统、介质及机器人，结合微细磨削效应的磨削力计算方法包括：计算单颗磨粒的成屑力、耕犁力和滑擦力；计算综合考虑工件材料弹性效应和工艺系统弱刚性效应的微细磨削接触弧长；基于单颗磨粒的成屑力、耕犁力和滑擦力计算结合以及微细磨削接触弧长计算结果计算磨削力。本发明提供了一种结合微细磨削效应的磨削力计算方法，可实现对微细磨削工况下磨削力的有效计算，可以为微细磨削工况下磨削力工艺优化控制和残余应力的计算提供基础。本发明能够真实反应工件受到的影响，计算结果真实准确，能够应用于进行磨削的优化控制。

摘要： 本发明提供一种基于端面磨削的磨削力自适应控制方法，通过磨削力自适应控制系统对端面数控磨床进行PID闭环控制，包括以下步骤：磨削力自适应控制系统获取端面数控磨床上实时产生的砂轮转速、磨削深度和进给速度，导入预先训练好的磨削力辨识模型中进行分析，得到相应的磨削力，并将磨削力导入预设的PID控制器中进行磨削力偏差值的辨识，且将辨识值输出为端面数控磨床上预设进给电机的控制增量，以控制端面磨削过程中砂轮的轴向进给速度及轴向进给量。实施本发明，不能解决现有磨削力控制方法所存在的不足之处，提高端面磨削加工效率、降低生产成本，并有效保护机床和砂轮。