收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

超高速点磨削陶瓷CBN砂轮性能的实验研究

庞子瑞  
【摘要】:超高速磨削技术被喻为“现代磨削的最高峰”,已被国际生产工程学会列为面向21世纪的中心发展方向。德国Junker公司1994年开发的超高速点磨削技术是超高速磨削又一新的应用形式,是集数控柔性加工技术、CBN超硬磨料、超高速磨削三大先进技术于一身的先进加工工艺。超高速陶瓷CBN砂轮技术是超高速点磨削关键技术之一,陶瓷结合剂CBN砂轮因其优良的磨削性能和制作过程的绿色、环保、节能、低耗被公认为是高速、高效、高精、低成本、低环境污染的高性能砂轮,是近年来世界各国竞相开发的热点。 本文从超高速点磨削的机理分析入手,针对超高速点磨削陶瓷CBN砂轮的结构特点,按照磨削理论和合成材料的制备原则,对其各组成部分及其关键技术、制造工艺进行了较为系统的研究,并对研发的超高速点磨削砂轮进行了磨削性能实验。总结全文,本论文的工作概括如下: (1)概述了超高速磨削技术及其理论研究领域的发展历史。系统论述了超高速陶瓷CBN砂轮磨削的优越性及国内外的发展状况。阐明了本课题的研究目的和意义。 (2)从砂轮、工件接触弧长和未变形切屑厚度这两个基本参数入手,论述了两个变量角α和β对超高速点磨削机理的影响。在此基础上建立了点磨削力、磨削温度、磨削表面粗糙度理论数学模型。通过对各数学模型的MATLAB仿真,从磨削机理的角度分析了点磨削变量角及其他磨削参数对磨削力、磨削温度和表面粗糙度的影响规律。 (3)在高速、超高速砂轮应力分布的基础上,借助ANSYS软件,以径向膨胀量最小为目标函数,分析了超高速点磨削砂轮基盘形状、材料、尺寸等的选择,进行了最终截型的优化。 (4)为了研发良好的超高速点磨削砂轮,对国内外8种有代表性的CBN磨料进行了常温性能、高温性能和耐腐蚀性能进行了对比实验,并对不同材料工件和加工需要对磨料的种类和粒度进行了探讨性选择;然后根据低温高强陶瓷结合剂的要求,设计了三组结合剂配方。通过对三种结合剂的成分、耐火度、抗折强度、热膨胀系数、物相、微观形貌的实验分析、对比,研制出了符合超高速点磨削砂轮要求的低温高强结合剂。 (5)由于砂轮节块对于点磨削砂轮的制作和磨削性能很重要,所以,利用ANSYS软件对目标200m/s,直径Φ370mm的超高速点磨削陶瓷CBN砂轮节块进行了优化分析。根据优化节块的尺寸和强度结果,为了确保点磨削砂轮的安全性,提出了砂轮节块的最低强度要求。然后,以前面分析的CBN磨料和陶瓷结合剂为基础,对多组烧结砂轮样条进行了强度校核、分析,最后得出了高强度砂轮样条所需磨料的微观形貌、粒度、浓度等参数特点和要求。 (6)在前面实验的基础上,根据超高速点磨陶瓷CBN砂轮的制作工艺研发、制作了超高速点磨削陶瓷CBN砂轮一块,并在东北大学超高速点磨削实验台和北京机械工业学院凸轮轴高速磨削实验台上,对点磨削砂轮的磨削性能进行了实验分析。实验表明:点磨削力随砂轮速度的增加而降低,随工件速度、磨削深度、纵向进给速度的增加而升高;磨削温度随砂轮速度的增加而降低,随工件速度、磨削深度、纵向进给速度的增加而升高;水平变量角的增大有利于磨削力、磨削温度的降低,但是,牺牲了表面粗糙度值。当变量角αβ都为+5°或-5。时,被磨工件的粗糙度Ra值略有增大,但工件表面的金相组织中无白层出现,被磨工件表面为残余压应力;当变量角αβ都为0°时,Ra值虽有所降低,但工件表面的金相组织中出现了有害的白层组织,即磨削温度高于727℃,被磨工件表面为残余拉应力。同时进行的磨削比表明:以被磨工件表面粗糙度Ra≤0.4μm、表面不出现残余拉应力为磨钝标准,超高速点磨削砂轮的磨削比G=170。同批次的陶瓷CBN砂轮生产中的磨削性能达到了进口砂轮的水平。 (7)在超高速点磨削陶瓷CBN砂轮磨损机理分析的基础上,完成了超高速点磨削陶瓷CBN砂轮的修整实验。实验表明:当金刚石滚轮与CBN砂轮的速比为j=0.428时,修整后的砂轮地貌最好。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 修世超,蔡光起,巩亚东;数控快速点磨削技术的绿色特性分析[J];金刚石与磨料磨具工程;2005年02期
2 古惠南;发动机气门座加工刀具[J];机械工艺师;2001年03期
3 闫国进,陈金身!450007,荆运洁!450007;CBN热稳定性和其晶形及晶面结晶程度之间的关系[J];金刚石与磨料磨具工程;2001年04期
4 温熙宇,王明智,王艳辉,孙艳玲,赵英杰;有色金属涂层的CBN砂轮陶瓷结合剂研究[J];金刚石与磨料磨具工程;1995年02期
5 康仁科,原京庭,史兴宽,蓝洁,任敬;超硬磨料砂轮的激光修锐技术研究[J];中国机械工程;2000年05期
6 黄兴;CBN刀具在缸体镗缸中的应用[J];摩托车技术;2001年09期
7 宋贵亮,蔡光起;超高速单颗粒CBN磨削的试验研究[J];新技术新工艺;2000年07期
8 文东辉 ,刘献礼 ,严复钢 ,吕子涛;CBN磨削和车削淬硬轴承钢的表面完整性[J];金刚石与磨料磨具工程;2001年06期
9 I. E. Clark!DE BEERS 工业金刚石,P. K. Sen!DE BEERS 工业金刚石;超硬刀具材料的研究进展[J];机械工程师;2000年08期
10 彭进,张琳琪,邹文俊,杨耘,廖波;双马来酰亚胺改性酚醛树脂的应用研究[J];金刚石与磨料磨具工程;2003年03期
11 于丽娟;关于合成立方氮化硼触媒材料的研究[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);1998年01期
12 张生俊,陈光华;热丝辅助ECR CVD制备cBN薄膜[J];无机材料学报;2003年04期
13 李超,包进平,陈玲;点磨削快速成形与非直线刃钻头的成形刃磨研究[J];中国机械工程;2005年04期
14 张铁臣,王明光,郭伟力,刘建亭,高春晓,邹广田;片状立方氮化硼合成及其导电特性研究[J];高压物理学报;1998年03期
15 仇健;巩亚东;李晓飞;刘昌付;;超高速点磨削工艺磨削液的注入方式研究[J];润滑与密封;2009年12期
16 王延波;CBN刀具在G55材料上的应用[J];模具工业;2001年08期
17 张永宏,胡德金,宋伟;曲面点磨削过程中砂轮状态的CCD动态监控系统研究[J];兵工学报;2005年02期
18 王艳辉,王明智,院兴国;真空微蒸发镀Ti、Mo、W、Cr及合金的金刚石、CBN磨料及制品性能检测[J];金刚石与磨料磨具工程;1995年05期
19 张发贵;;凸轮轴的CBN高效磨削[J];现代零部件;2009年07期
20 温熙宇,王艳辉,王明智;有Ti涂层的CBN与陶瓷结合剂烧结体的显微结构研究[J];硅酸盐通报;1994年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨锋军;孟春景;;CBN硬车削在螺旋锥齿轮中的应用研究[A];2008年安徽省科协年会机械工程分年会论文集[C];2008年
2 黑华征;苏宏华;丁文锋;田霖;陈珍珍;;CBN砂轮高效深磨TC4钛合金的工艺试验研究[A];2010年“航空航天先进制造技术”学术交流论文集[C];2010年
3 马丽丽;刘贵民;;等离子喷涂Cr_2O_3涂层的超声波振动车削[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年
4 马丽丽;刘贵民;;等离子喷涂Cr_2O_3涂层的超声波振动车削[A];第六届全国表面工程学术会议论文集[C];2006年
5 卜泉林;胡德金;张永宏;;基于图像识别的数控曲线磨削在线检测研究[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
6 李刚;白云利;;Φ500无心磨砂轮加工、质检、包装生产线开发[A];2000年晋冀鲁豫鄂蒙六省区机械工程学会学术研讨会论文集(河南分册)[C];2000年
7 马云峰;邸大伟;王越;蒋毅坚;;光学浮区法生长CBN晶体研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
8 李林强;贾庆伟;;PTC研磨设备在玻锥封接面研磨中的应用研究[A];电子玻璃技术交流会论文集[C];2006年
9 李刚;白云利;;变频技术在砂轮制造业的应用[A];2000年晋冀鲁豫鄂蒙六省区机械工程学会学术研讨会论文集(河南分册)[C];2000年
10 段兴龙;邵刚勤;汪静;史晓亮;闫丽;焦琳;;立方氮化硼的热处理研究[A];中国颗粒学会超微颗粒专业委员会第五届年会暨海峡两岸纳米颗粒学术研讨会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 庞子瑞;超高速点磨削陶瓷CBN砂轮性能的实验研究[D];东北大学;2009年
2 杨长勇;单层钎焊立方氮化硼砂轮缓进深切磨削钛合金的基础研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 宿崇;虚拟磨削关键理论及其技术的研究[D];东北大学;2009年
4 郭玮;Li_3N-hBN体系引入添加剂合成优质cBN单晶的研究[D];吉林大学;2011年
5 李文斌;电镀CBN径向珩轮的设计理论及实验研究[D];太原理工大学;2010年
6 张爱菊;立方氮化硼基陶瓷复合材料的研究[D];天津大学;2009年
7 高文兰;驰豫铁电铌酸钙钡系列晶体生长与性能研究[D];山东大学;2010年
8 袁和平;磨料群可控排布砂轮的制备技术及其磨削性能[D];大连理工大学;2010年
9 张满栋;电镀CBN硬珩轮珩齿机理及动态仿真分析[D];太原理工大学;2010年
10 蔡兰蓉;雾状介质中放电修整金刚石砂轮技术及机理研究[D];上海交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张可朋;基于弧面凸轮数控磨削技术的电镀CBN砂轮的工艺研究[D];陕西科技大学;2013年
2 郭高峰;单层有序钎焊CBN砂轮制备及其磨削性能的研究[D];广东工业大学;2013年
3 耿志杰;面向绿色制造的快速点磨削供液系统参数研究[D];东北大学;2008年
4 王金宝;超高速数控点磨削成型机理与砂轮磨损仿真研究[D];东北大学;2008年
5 刘玉娇;超高速点磨削成型机理与砂轮磨损仿真研究[D];东北大学;2009年
6 宋雷雷;快速点磨削的机理研究[D];东北大学;2009年
7 赵飞;精密内圆磨床CBN砂轮修整关键技术研究[D];河南工业大学;2013年
8 叶雪丽;快速点磨削机理的研究[D];东北大学;2008年
9 黑华征;CBN砂轮高速磨削钛合金试验研究[D];南京航空航天大学;2011年
10 张明岩;超高速磨削CBN砂轮用陶瓷结合剂结构与性能的研究[D];河南工业大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 严婷;CBN购买力生活平价指数:人民币对美元“低估”最小[N];第一财经日报;2010年
2 严婷 苏蔓薏;CBN购买力生活平价指数是如何编制的?[N];第一财经日报;2010年
3 记者 刘霞;“CBN汽车行业薪酬调查”:一线员工薪酬涨幅低于企业效益增幅[N];第一财经日报;2010年
4 华之杰;原油强势突破50美元[N];第一财经日报;2009年
5 许可新 曾临;628亿中央科技重大专项投资怎么分?[N];第一财经日报;2009年
6 孙卓 周佳;CBN美国圆桌:中美战略与经济对话前瞻[N];第一财经日报;2009年
7 CBN特约记者 周佳 孙卓 记者 冯郁青;直击选举现场:民主党拥趸纷纷“投敌”[N];第一财经日报;2009年
8 李子维;2012年全球CBN磨料市场需求将达1.94亿美元[N];中国工业报;2009年
9 冯郁青;中国强大是正常的事情[N];第一财经日报;2009年
10 深圳证券信息有限公司首席分析师助理 季映;CBN长三角指数跑赢大盘[N];第一财经日报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978