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超高速点磨削砂轮磨料层优化和表面形貌评价

东北大学学报（自然科学版） 2010年第1期31卷 111-114页

作者：仇健巩亚东刘昌付郑敬超东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110004 第一汽车集团公司技术中心吉林长春130011

点磨削砂轮磨料层采用有粗磨区修整倾角的结构可获得良好的磨削性能,较传统砂轮磨料层结构可获得更理想的磨后表面.提出了将平行砂轮改进成倾斜型砂轮以优化点磨削砂轮的磨料层结构,并应用激光传感器配合光学显微镜评价砂轮形貌,研究相... 详细信息

点磨削砂轮磨料层采用有粗磨区修整倾角的结构可获得良好的磨削性能,较传统砂轮磨料层结构可获得更理想的磨后表面.提出了将平行砂轮改进成倾斜型砂轮以优化点磨削砂轮的磨料层结构,并应用激光传感器配合光学显微镜评价砂轮形貌,研究相关参数与砂轮磨削特性和加工质量间的关系.试验发现,优化后的点磨削砂轮磨料层结构更加合理,磨粒分布均匀且出刃高度波动很小,可以保证优质磨削表面.

关键词：超高速点磨削磨料层砂轮形貌表面质量优化评价

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超高速点磨削力数学模型的建立与仿真

金刚石与磨料磨具工程 2011年第4期31卷 66-69页

作者：崔立军庞子瑞天津职业技术师范大学天津300222 黄河水利职业技术学院开封475001

结合超高速点磨削的特点,将磨粒简化为圆锥形,建立了超高速点磨削力数学模型。通过对磨削力的Matlab仿真,分析了磨削参数和点磨削变量角α和β对磨削力的影响。结果表明:点磨削力随着砂轮线速度的增加而减小,随工件速度、磨削深度、纵... 详细信息

结合超高速点磨削的特点,将磨粒简化为圆锥形,建立了超高速点磨削力数学模型。通过对磨削力的Matlab仿真,分析了磨削参数和点磨削变量角α和β对磨削力的影响。结果表明:点磨削力随着砂轮线速度的增加而减小,随工件速度、磨削深度、纵向进给速度的增加而增大。点磨削力随磨削变量角α和β的增大而降低,其中,β对降低磨削力的贡献要大于α。

关键词：超高速点磨削磨削力仿真

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超高速点磨削技术及其在汽车制造中的应用

拖拉机与农用运输车 2008年第2期35卷 1-3,8页

作者：杨志强李长河修世超蔡光起青岛理工大学机械工程学院山东青岛266033 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110004

超高速点磨削是一种先进的高速磨削技术,它集成了高速磨削、CBN超硬磨料及CNC车削技术,具有优良的加工性能。重点论述和分析了超高速点磨削的技术特征、关键技术和在汽车制造中的应用,最后分析了我国汽车工业发展超高速点磨削技术的必... 详细信息

超高速点磨削是一种先进的高速磨削技术,它集成了高速磨削、CBN超硬磨料及CNC车削技术,具有优良的加工性能。重点论述和分析了超高速点磨削的技术特征、关键技术和在汽车制造中的应用,最后分析了我国汽车工业发展超高速点磨削技术的必要性。

关键词：超高速点磨削技术特征关键技术汽车工业

超高速点磨削中切削速度对工件残余应力的影响

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制造技术与机床 2009年第7期 74-76,80页

作者：刘月明巩亚东仇健东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110004

结合超高速切削中能量分配的基本原理,得出切削速度与工件残余应力的关系,将超高速点磨削的模型进行转化,形成单个磨粒切削的几何模型,利用Abaqus/Explicit有限元法对切削过程进行仿真,得出已加工表面的残余应力随磨粒切削速度改变和深... 详细信息

结合超高速切削中能量分配的基本原理,得出切削速度与工件残余应力的关系,将超高速点磨削的模型进行转化,形成单个磨粒切削的几何模型,利用Abaqus/Explicit有限元法对切削过程进行仿真,得出已加工表面的残余应力随磨粒切削速度改变和深度改变的变化情况,为超高速点磨削实现高精度加工奠定理论基础。

关键词：超高速点磨削残余应力切削速度

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超高速点磨削成型机理与砂轮磨损仿真研究

超高速点磨削成型机理与砂轮磨损仿真研究

作者：刘玉娇东北大学

学位级别：硕士

超高速磨削由于其在超精密加工应用中已经表现出独特优势成为近年来磨削发展的主要方向之一,快速点磨削则是由德国勇克机床公司在上世纪九十年代开发研制的新技术,该技术在国内已有使用,并取得了良好的经济效益。东北大学先进制造研究... 详细信息

超高速磨削由于其在超精密加工应用中已经表现出独特优势成为近年来磨削发展的主要方向之一,快速点磨削则是由德国勇克机床公司在上世纪九十年代开发研制的新技术,该技术在国内已有使用,并取得了良好的经济效益。东北大学先进制造研究所在国家自然基金的资助下将超高速磨削与快速点磨削结合而开始了超高速点磨削加工的研究。超高速点磨削工艺的工作原理是：在水平和垂直两个方向上,要求砂轮轴线与工件轴线形成夹角。目的是使砂轮与工件间理论上是一点接触,在数控装置控制下砂轮精确进给,完成整个外圆表面的磨削。快速点磨削过程中点磨削变量角的存在,使得砂轮与回转形工件表面形成理论上的点接触,经过实践证明,这种加工方法具有较好的效率和经济性。但是对于这种加工方法的理论研究和工艺系统的建立仍处于近乎空白阶段。与传统磨削方法相比,超高点速磨削的成型机理更为复杂,由于变量角度的存在其磨削几何学,砂轮磨损特性等与常规磨削方式有很大的区别。点磨削变量角将显著影响磨削区形状、面积、方位,因而也将影响磨削力、磨削热、工件表面的完整性及砂轮磨损特性等目前尚未有公认的结论,但加工机理是如何提高加工精度和质量以及对加工过程进行控制的关键,因而其加工过程中特有的角度对磨削加工过程和砂轮磨损造成什么样的影响是一个让人们比较关心的问题。本文在针对上述两点进行了如下研究：（1）总结了超高速磨削技术和工艺的发展状况、特点及应用状况,在此基础上从磨削几何学的角度入手对点磨削进行分析,推导出点磨削砂轮的加工工件时最大接触弧长以及未变形切屑厚度等参数,对各种加工参数对磨削几何参数的影响做了相关分析和仿真并得出相关结论。（2）根据磨削几何学所求的几何参数和实际加工特点,对磨削过程中砂轮工件的接触区域进行了相关研究和仿真,得出了砂轮工件接触区域随加工条件的不同而变化的情况,并根据接触区域形状进行简化后得出接触面积的计算公式,并于普通砂轮的接触面积进行比较,对后续进行磨削机理有基础铺垫作用。（3）结合金属材料在高应变率和高温下的非线性的本构关系,研究了在超高速点磨削加工条件下的磨削机理,得出了砂轮偏转角度对加工机理的影响。对超高速磨削加工机理进一步研究,并采用ABAQUS软件进行了仿真验证。（4）对超高速点磨削砂轮磨损进行了相关研究,在总结砂轮磨损规律和特性的基础上结合超高速点磨削的加工特点给出了超高速点磨削砂轮磨损后的形态,并计算了其对磨削加工造成的切深损失。（5）综合考虑超高速点磨削的特性,得出超高速点磨削加工与普通加工相比的优点和缺点,为超高速点磨削的进一步研究提供了一定的参考。

关键词：超高速点磨削接触区成型机理砂轮磨损表面质量

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超高速点磨削表面质量影响因素的研究

超高速点磨削表面质量影响因素的研究

作者：刘月明东北大学

学位级别：硕士

超高速点磨削是超高速磨削的一种更为先进、高效的磨削方式,集成了数控技术,CBN砂轮技术和超高速磨削技术等先进技术。点磨削加工技术主要用于轴类零件的加工,目前已经在国外汽车、机床及工具制造业中得到广泛应用,但是理论研究尚处于... 详细信息

超高速点磨削是超高速磨削的一种更为先进、高效的磨削方式,集成了数控技术,CBN砂轮技术和超高速磨削技术等先进技术。点磨削加工技术主要用于轴类零件的加工,目前已经在国外汽车、机床及工具制造业中得到广泛应用,但是理论研究尚处于起步阶段。点磨削加工与普通的外圆磨削相比较,点磨削具有磨削力小,磨削温度低等优点,但是在国内外对其磨削机理,磨削质量控制等方面的研究及其相关技术信息鲜见报道。国内的部分汽车制造企业针对特定的轴类零件的加工,全套引进了这一点磨削技术,由德国的勇克公司制造的QUICKPOINT5000被引进了国内,但是由于不掌握其核心技术及其相应的理论,只能采用原点磨削机床自带的工艺程序,不能进行工艺开发,应用范围有限。因此,这项新工艺的许多关键技术及理论、新的应用领域有待于进一步开发和研究。超高速点磨削采用超薄砂轮(4-6mm)CBN砂轮和90-160m/s的砂轮线速度,点磨削工艺的工作原理是：在水平和垂直两个方向上,要求砂轮轴线和工件轴线形成夹角,主要的作用是使砂轮和工件理论上点接触,并且应用的砂轮形状与普通的砂轮是不用的,它具有粗磨区倾角。总结全文,本论文的主要研究工作包括以下几个方面：(1)叙述了超高速磨削技术和超高速点磨削工艺的发展状况、特点及应用状况,总结了点磨削的相关技术及国内外发展状况,并结合点磨削工艺的实际发展状况提出了本课题的研究意义和研究内容等。(2)根据新型砂轮的具体形状,分析了砂轮周边粗磨削区域和精磨削区域的作用,介绍了砂轮轴线与工件轴线之间夹角的作用,推导粗磨削区域和精磨削区域在磨削中各自去除材料的体积分配,推导粗磨削区的砂轮和工件的等效直径和等效线速度,由等效直径得到了在点磨削中接触区域的接触弧长,利用Abaqus/Explicit有限元法对切削过程进行仿真,得出已加工表面的残余应力随磨粒切削速度改变和表面深度改变的变化情况,为超高速点磨削实现高精度加工奠定理论基础。(3)采用轴对称结构的有限元模型,先从理论上分析了等厚度砂轮基体的径向应力和环向应力的分布状况及砂轮在高速旋转的时候产生的径向位移膨胀量。利用ABAQUS仿真了砂轮不同截面的变厚度基体在150m/s速度下的应力分布和径向位移膨胀量,确定砂轮基体的材料和截面形状,分析磨粒、粒度、结合剂、浓度及磨粒层的尺寸之间的关系和工件表面质量的关系。(4)设计验证普通外圆磨削与点磨削中径向磨削力和切向磨削力的大小区别的实验,结合普通外圆磨削中切向力和径向力的公式,推导在点磨削的条件下力的表达式,在理论上比较有无变量角度的影响,用测力顶尖测得有无变量角度α时,对磨削力的影响,分析测量得到的磨削力的差别及误差来源。(5)总结了本文研究所得到的结论,并对下一步研究提出了建议。

关键词：超高速点磨削砂轮设计仿真磨削力

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超高速点磨削砂轮的设计与磨损仿真

超硬材料工程 2010年第4期22卷 37-42页

作者：巩亚东刘月明韩廷超程军东北大学先进制造与自动化研究所沈阳110004

文章详细阐述了超高速点磨削中砂轮的应用状况,介绍了超高速点磨削砂轮的应用范围,通过这种新型砂轮的基体和cBN磨料层的设计,介绍了砂轮基体和磨料层的设计原则,介绍了cBN磨料层中粗磨区和精磨区中的磨料对于去除材料的磨削效率的作用... 详细信息

文章详细阐述了超高速点磨削中砂轮的应用状况,介绍了超高速点磨削砂轮的应用范围,通过这种新型砂轮的基体和cBN磨料层的设计,介绍了砂轮基体和磨料层的设计原则,介绍了cBN磨料层中粗磨区和精磨区中的磨料对于去除材料的磨削效率的作用,引入了这种新型砂轮中的粗磨削区倾角的概念,推导出粗磨削区倾角的大小在超高速点磨削中对于磨削参数的影响趋势,并且设计了适用于本实验的粗磨削倾角的大小,制造了适用于超高速点磨削实验的砂轮,介绍了由于粗磨削倾角的存在对磨削时切屑的流动状态及倾角对于磨削效率的影响,利用超景深显微镜观测砂轮磨料层的微观结构,分析表面的气孔率和cBN磨料的分布状态,通过磨粒的分布预测加工后的表面形貌,仿真出新型砂轮的磨损趋势,得出了有关超硬磨粒层制造和磨损的相关结论,砂轮的制造与设计直接关系超高速点磨削的广泛推广,为实现超高速点磨削的高效率和高精度的加工提供必要的设备支持,为其理论研究提供可供参考的依据。

关键词：超高速点磨削 cBN新型砂轮粗磨削区倾角磨损仿真

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超高速点磨削砂轮的结构优化设计与制备

中国机械工程 2009年第24期20卷 2922-2927页

作者：仇健巩亚东刘月明修世超东北大学沈阳110004

采用大气孔陶瓷结合剂将CBN超硬磨料压铸到42CrMo合金钢基盘,将磨料层设计成包含斜面的倾斜结构以便更利于点磨削加工。对砂轮基体内部微小单元建立应力应变与其增量之间的关系,研究砂轮基体在高速旋转时的应力和基体变形的分布梯度,得... 详细信息

采用大气孔陶瓷结合剂将CBN超硬磨料压铸到42CrMo合金钢基盘,将磨料层设计成包含斜面的倾斜结构以便更利于点磨削加工。对砂轮基体内部微小单元建立应力应变与其增量之间的关系,研究砂轮基体在高速旋转时的应力和基体变形的分布梯度,得出了基体强度校核的理论公式。研究表明,应力和变形都随砂轮转速提高而呈现二次方增大的趋势。依据点磨削工艺要求,应用有限元方法对砂轮结构进行优化,制备了试验砂轮。

关键词：超高速点磨削结构优化强度校核有限元分析

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超高速点磨削周边磨削层参数及模型研究

超高速点磨削周边磨削层参数及模型研究