开槽结构化砂轮光固化快速成型制备及其磨削实验研究

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作者 李丹阳 辛栖桐 +2 位作者 高申 易军 张哲豪 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第1期5-12,共8页

为实现开槽结构化砂轮的快速制备,结合光固化快速成型和铺粉3D打印的优点,提出基于磨粒-树脂浆料逐层铺设的常规磨粒粒径砂轮光固化快速制备方法;研究了磨粒-树脂混合浆料固化厚度随时间的变化规律,磨料层单次固化厚度对磨料层-基体粘... 为实现开槽结构化砂轮的快速制备,结合光固化快速成型和铺粉3D打印的优点,提出基于磨粒-树脂浆料逐层铺设的常规磨粒粒径砂轮光固化快速制备方法;研究了磨粒-树脂混合浆料固化厚度随时间的变化规律,磨料层单次固化厚度对磨料层-基体粘结强度、磨料层层间结合强度的影响;基于光固化快速成型原理,搭建了光固化树脂结合剂砂轮制备实验平台,制备了光固化树脂结合剂开槽结构化砂轮和连续砂轮;开展磨削实验测试了两种砂轮的磨削性能。结果表明,混合浆料的极限固化厚度约为6 mm,磨料层-基体粘接强度、磨料层层间结合强度都随单次固化厚度的增加而减小,当单层固化厚度为0.5 mm时,磨料层-基体粘接强度为7.15 MPa,磨料层层间结合强度为10.43 MPa,满足砂轮使用要求;在相同磨削条件下,与连续砂轮相比开槽砂轮在降低磨削力、磨削温度、提高砂轮磨削比方面具有明显优势,但经其磨削后工件的表面粗糙度较连续砂轮会有所增加。 展开更多

关键词 光固化快速成型 光固化树脂结合剂 开槽结构化砂轮 磨削性能

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结构化砂轮磨削蓝宝石微沟槽底面质量的研究

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作者 周飞 许金凯 +1 位作者 张文通 于化东 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期20-26,共7页

针对蓝宝石这类超硬材料表面微结构难加工的问题,提出一种基于结构化砂轮的磨削表面微结构方法.采用电火花线切割(Wire Electrical Discharge Machining,WEDM)技术对砂轮表面进行结构化修整,利用修整后的结构化砂轮磨削蓝宝石表面微结构... 针对蓝宝石这类超硬材料表面微结构难加工的问题,提出一种基于结构化砂轮的磨削表面微结构方法.采用电火花线切割(Wire Electrical Discharge Machining,WEDM)技术对砂轮表面进行结构化修整,利用修整后的结构化砂轮磨削蓝宝石表面微结构,研究顺磨和逆磨方式下,结构化砂轮磨削速度、磨削深度和进给速度对蓝宝石微沟槽底部表面粗糙度的影响规律.研究结果表明,结构化砂轮磨削蓝宝石表面微沟槽形貌基本完整,且相对120µm的加工深度,尺寸误差仅为1.4µm,微沟槽的垂直度较好,垂直度偏差仅为4.9°;顺、逆磨方式下,随着磨削速度增大,磨削深度和进给速度减小,都可以减小蓝宝石微沟槽底部表面粗糙度;相较于逆磨方式,顺磨方式下微沟槽底面微坑较小,底面质量更优;在较优加工参数砂轮磨削速度35m/s、磨削深度1µm、工件进给速度200mm/min下,表面粗糙度从4.487µm降低至2.923µm. 展开更多

关键词 蓝宝石 磨削 表面粗糙度 结构化砂轮 磨削方式 微沟槽

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表面结构化砂轮磨削加工技术研究进展 被引量：28

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作者 郭兵 金钱余 +2 位作者 赵清亮 吴明涛 曾昭奇 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1-13,共13页

针对表面结构化砂轮的磨削加工研究现状,系统介绍了砂轮磨粒有序排布、磨粒几何参数控制、砂轮结构设计、机械或激光修整砂轮等表面结构化方法,分析了表面结构化磨削工具的加工机理及其对加工表面质量的影响规律.阐述表面结构化砂轮磨... 针对表面结构化砂轮的磨削加工研究现状,系统介绍了砂轮磨粒有序排布、磨粒几何参数控制、砂轮结构设计、机械或激光修整砂轮等表面结构化方法,分析了表面结构化磨削工具的加工机理及其对加工表面质量的影响规律.阐述表面结构化砂轮磨削加工规则纹理表面的原理,并介绍了运用表面结构化砂轮磨削规则表面纹理的不同方法.论述了表面结构化砂轮磨削在特定材料加工领域的应用前景,对表面结构化砂轮制造技术的发展方向进行了展望. 展开更多

关键词 表面结构化砂轮 磨削加工 磨粒有序排布 几何参数可控 沟槽结构化砂轮 规则纹理表面

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基于结构化砂轮的结构表面高效精密磨削技术研究 被引量：4

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作者 郭兵 张庆贺 +2 位作者 郭振飞 AMR Monier 赵清亮 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第9期50-59,共10页

使用结构化砂轮可以实现结构表面的高效精密加工。首先,总结了基于结构化砂轮加工结构表面的磨削工艺研究现状。接着,阐释了在此磨削过程中获得结构表面几何参数的求解方法及仿真过程。随后,介绍了一种基于已设计结构表面反向求解结构... 使用结构化砂轮可以实现结构表面的高效精密加工。首先,总结了基于结构化砂轮加工结构表面的磨削工艺研究现状。接着,阐释了在此磨削过程中获得结构表面几何参数的求解方法及仿真过程。随后,介绍了一种基于已设计结构表面反向求解结构化砂轮表面结构参数和相应磨削工艺参数的数学模型。最后,通过试验验证了所建立模型的准确性和可靠性。 展开更多

关键词 结构表面 结构化砂轮 高效磨削 精密磨削 数学模型

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结构化砂轮拓扑磨削鱼鳞表面原理及仿真分析 被引量：3

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作者 许刘宛 吕玉山 +2 位作者 李兴山 衣军任 齐永超 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2021年第9期153-156,161,共5页

为了磨削出鱼鳞表面的几何形貌,基于对鱼鳞表面形貌的特征分析,建立了鱼鳞表面数学模型。依据建立的鱼鳞表面数学模型,结合磨削运动原理以及点集拓扑学理论的分析,设计出了一种用于磨削鱼鳞表面的结构化拓扑砂轮。依据磨粒平面运动轨迹... 为了磨削出鱼鳞表面的几何形貌,基于对鱼鳞表面形貌的特征分析,建立了鱼鳞表面数学模型。依据建立的鱼鳞表面数学模型,结合磨削运动原理以及点集拓扑学理论的分析,设计出了一种用于磨削鱼鳞表面的结构化拓扑砂轮。依据磨粒平面运动轨迹方程,讨论实现鱼鳞表面磨削的条件,并通过MATLAB对设计的砂轮进行磨削运动学仿真,获得了鱼鳞表面结构。仿真结果表明:使用设计的结构化砂轮磨削工件表面可以获得鱼鳞表面,当保持砂轮转速不变时,改变砂轮进给速度、磨削深度对鱼鳞表面磨削结果均能产生不同的影响。 展开更多

关键词 磨削 鱼鳞表面 拓扑 结构化砂轮 磨粒簇

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结构化砂轮磨削阵列凸包表面的仿真研究 被引量：3

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作者 衣军任 李兴山 +2 位作者 吕玉山 许刘宛 齐永超 《制造技术与机床》 北大核心 2021年第11期95-99,共5页

为磨削出阵列结构化凸包表面,基于对阵列凸包表面特征的分析和凸包表面创成条件的讨论,结合凸包特征参数进行结构化砂轮的设计,给出砂轮磨削轨迹方程,使用Matlab软件进行结构化砂轮磨削阵列凸包表面的仿真研究。仿真结果表明:设计的结... 为磨削出阵列结构化凸包表面,基于对阵列凸包表面特征的分析和凸包表面创成条件的讨论,结合凸包特征参数进行结构化砂轮的设计,给出砂轮磨削轨迹方程,使用Matlab软件进行结构化砂轮磨削阵列凸包表面的仿真研究。仿真结果表明:设计的结构化砂轮可实现阵列凸包表面的磨削加工,同时,当磨削深度a_(p)一定时,凸包单元在工件进给方向上的间距和尺寸与工件进给速度v_(w)成正比;当工件进给速度v_(w)一定时,工件表面残留面积与磨削深度a_(p)成反比,凸包单元的间距和尺寸不受磨削深度a_(p)影响。 展开更多

关键词 磨削 结构化砂轮 凸包表面

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结构化砂轮拓扑磨削阵列随行波表面研究 被引量：1

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作者 王伟 李兴山 +2 位作者 吕玉山 孙怡 李欣宇 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期89-96,共8页

随行波表面是结构化表面中一种重要的表面,其具有优良的减阻性能。为磨削出阵列随行波凹坑表面,提出平面拓扑映射磨削结构化表面的方法。基于点集拓扑学理论,对随行波单元和排布进行拓扑特征分析并提取特征参量,结合凹坑表面磨削创成机... 随行波表面是结构化表面中一种重要的表面,其具有优良的减阻性能。为磨削出阵列随行波凹坑表面,提出平面拓扑映射磨削结构化表面的方法。基于点集拓扑学理论,对随行波单元和排布进行拓扑特征分析并提取特征参量,结合凹坑表面磨削创成机制,建立在磨削过程中砂轮与工件的拓扑空间映射关系,设计出磨粒簇结构化砂轮,使用MATLAB软件对随行波表面磨削过程进行仿真分析,获得相关参数的影响规律,并通过磨削试验实现结构化表面的磨削。结果表明:使用拓扑学理论设计的结构化砂轮能够实现阵列随行波凹坑表面的磨削,且在磨削后随行波凹坑表面的拓扑属性保持不变,拓扑特征参数随着磨削用量的变化发生相应的变化。 展开更多

关键词 磨削 结构化砂轮 随行波表面 拓扑磨削

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结构化砂轮磨削加工工件表面形貌建模与实验研究 被引量：2

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作者 易军 易涛 +2 位作者 陈冰 邓辉 周炜 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第22期2711-2720,共10页

通过对砂轮表面进行实际测量,利用粗糙表面建模方法,考虑砂轮结构化特征参数对砂轮表面连续性的影响,建立了直槽结构化砂轮表面形貌模型;在此基础上,根据砂轮-工件运动学关系以及切削刃的轨迹方程,建立了磨削后工件表面微观形貌的预测... 通过对砂轮表面进行实际测量,利用粗糙表面建模方法,考虑砂轮结构化特征参数对砂轮表面连续性的影响,建立了直槽结构化砂轮表面形貌模型;在此基础上,根据砂轮-工件运动学关系以及切削刃的轨迹方程,建立了磨削后工件表面微观形貌的预测模型。开展了直槽结构化电镀CBN砂轮和直槽结构化钎焊CBN砂轮磨削实验,结果表明,磨削后工件轮廓高度算术平均值Ra预测结果与实验结果的相对误差均不超过10%,工件最大轮廓高度Rz预测结果与实验结果的相对误差均不超过12%,验证了预测模型的正确性。研究了不同结构化特征参数对工件表面形貌的影响规律,发现当砂轮开槽宽度相同时,砂轮断续比增大会导致工件表面粗糙度增大;而断续比相同时,因槽宽变化而引起的工件表面粗糙度波动较小。此外,砂轮本身的粗糙程度也是决定磨削后工件表面粗糙度的重要因素,涉及的砂轮表面形貌三个表征参数中,砂轮表面高度的偏态对磨削后工件表面粗糙度的影响程度最大。 展开更多

关键词 结构化砂轮 砂轮表面形貌 工件表面形貌 计算机模拟

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基于纳秒脉冲激光的结构化砂轮制备及其磨削实验研究

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作者 王学智 王佳伟 +2 位作者 王兴超 侯宁 王明海 《表面技术》 2025年第18期108-118,共11页

目的满足高效精密磨削需求,充分发挥结构化砂轮的卓越磨削性能。方法采用纳秒脉冲激光对小型电镀金刚石砂轮进行烧蚀实验,获得脉冲激光参数对结构制备的影响规律,以此为依据完成叶序仿生结构化砂轮制备。并以钛铝合金试件为磨削对象从... 目的满足高效精密磨削需求,充分发挥结构化砂轮的卓越磨削性能。方法采用纳秒脉冲激光对小型电镀金刚石砂轮进行烧蚀实验,获得脉冲激光参数对结构制备的影响规律,以此为依据完成叶序仿生结构化砂轮制备。并以钛铝合金试件为磨削对象从磨削力、磨削表面质量、砂轮磨损特性几个方面深入探究叶序仿生结构化砂轮的磨削特性。结果激光参数的点重叠率为40%,线重叠率为80%,功率为20 W,进给加工扫描次数500次是烧蚀加工电镀金刚石砂轮的最佳方案。相比于普通砂轮,叶序仿生结构化砂轮的磨粒排列更为规则,磨粒利用率高,磨削性能优于普通砂轮。其中,与普通砂轮相比,叶序仿生结构化砂轮的法向磨削力在加工参数改变下,降低了11%~51.25%,切向磨削力降低了9.15%~29.88%,工件的表面粗糙度Ra降低了30.13%~65.28%。叶序仿生结构化砂轮磨削过后工件的变形层厚度比普通砂轮大,且随着叶序系数的增大而增大。叶序仿生结构化砂轮的砂轮磨损程度要小于普通砂轮,但叶序系数过大会导致磨粒密度降低,会使砂轮磨损程度增加。结论激光参数的合理设计可以提高烧蚀结构的质量、深度,使得制备出的结构化砂轮具有更好的磨削性能和更低的磨损,工件获得更好的表面质量。 展开更多

关键词 结构化砂轮 磨削 叶序仿生 磨削特性 叶序系数

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导轨结构化表面的拓扑磨削的仿真研究

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作者 胡深荣 李兴山 +2 位作者 吕玉山 刘崎 尚钊潼 《机床与液压》 北大核心 2024年第16期152-157,共6页

为磨削出机床滑动导轨结构化表面,依据刮研导轨表面的技术要求,提出方形、菱形和月牙形3种导轨花纹;依据25 mm×25 mm导轨表面上的高点个数和面积占比的限定,设计出机床滑动导轨的结构化表面;根据磨削导轨结构化表面的创成条件,建... 为磨削出机床滑动导轨结构化表面,依据刮研导轨表面的技术要求,提出方形、菱形和月牙形3种导轨花纹;依据25 mm×25 mm导轨表面上的高点个数和面积占比的限定,设计出机床滑动导轨的结构化表面;根据磨削导轨结构化表面的创成条件,建立结构化表面与结构化砂轮间的拓扑映射矩阵,设计相应的结构化砂轮;通过MATLAB进行磨削运动学仿真获得磨削参数对表面形貌的影响规律。研究结果表明:合理选取砂轮转速、工件进给速度和磨削深度等参数,采用拓扑磨削的方法可以在工件表面磨削出满足导轨表面要求的结构化表面;随着磨削深度的增大,导轨花纹长度与宽度增大,高点所占面积比减少。 展开更多

关键词 导轨花纹 结构化表面 拓扑磨削 结构化砂轮

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绕丝结构砂轮磨削沟槽结构化表面 被引量：1

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作者 唐成志 吕玉山 +2 位作者 李兴山 蒋坤良 齐永超 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2021年第3期33-39,共7页

为磨削出微沟槽结构化表面,设计一种将金刚石丝锯紧密缠绕在基体上的新型砂轮,提出相应的结构砂轮平面磨削沟槽结构的方法。首先,建立砂轮几何模型与数学模型并得出磨粒运动轨迹方程;其次,理论分析磨削沟槽表面的创成机理及磨削参数对... 为磨削出微沟槽结构化表面,设计一种将金刚石丝锯紧密缠绕在基体上的新型砂轮,提出相应的结构砂轮平面磨削沟槽结构的方法。首先,建立砂轮几何模型与数学模型并得出磨粒运动轨迹方程;其次,理论分析磨削沟槽表面的创成机理及磨削参数对沟槽形貌的影响;最后,通过仿真和实验验证新型砂轮磨削沟槽结构的可行性和不同磨削参数下的沟槽结构形态。研究结果表明:绕丝结构化砂轮可以平面磨削出结构化沟槽表面,且改变磨削用量能磨出不同尺寸的参数与排布的沟槽结构。 展开更多

关键词 磨削 结构化表面 结构化砂轮 沟槽表面 金刚石丝锯

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不同结构化金刚石砂轮磨削碳化硅陶瓷的试验研究 被引量：7

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作者 滕世国 张松辉 +3 位作者 张晓红 尉迟广智 段佳 张志诚 《工具技术》 北大核心 2021年第8期38-43,共6页

与传统磨削技术相比,激光结构化金刚石砂轮能有效降低磨削力和磨削温度。但目前结构化砂轮技术仍存在磨粒磨损与沟槽边缘磨损严重的问题。针对此问题,借鉴斜截面技术,通过脉冲激光在金刚石砂轮表面烧蚀,制备出直角沟槽金刚石砂轮和梯形... 与传统磨削技术相比,激光结构化金刚石砂轮能有效降低磨削力和磨削温度。但目前结构化砂轮技术仍存在磨粒磨损与沟槽边缘磨损严重的问题。针对此问题,借鉴斜截面技术,通过脉冲激光在金刚石砂轮表面烧蚀,制备出直角沟槽金刚石砂轮和梯形沟槽金刚石砂轮,进而进行普通砂轮与两种结构化砂轮的对比磨削试验。结果表明:磨削力会随磨削深度的增大而升高,但梯形沟槽金刚石砂轮能有效降低磨削力;同时,梯形沟槽金刚石砂轮未结构化区域的磨粒磨损和沟槽边缘区域的磨损大幅度降低。 展开更多

关键词 结构化沟槽砂轮 磨削力 表面形貌 表面粗糙度 磨损

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外圆结构化阵列凹坑表面的拓扑磨削研究 被引量：1

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作者 李欣宇 吕玉山 李兴山 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第1期134-137,共4页

由于结构化凹坑表面具有减阻效果,因此为在外圆表面磨削出凹坑结构化表面,依据磨削运动学原理与拓扑学理论提出了外圆凹坑表面的拓扑磨削方法。为了实现这一方法,首先提取凹坑表面特征参数与特征向量,建立了砂轮与工件的拓扑空间,给出... 由于结构化凹坑表面具有减阻效果,因此为在外圆表面磨削出凹坑结构化表面,依据磨削运动学原理与拓扑学理论提出了外圆凹坑表面的拓扑磨削方法。为了实现这一方法,首先提取凹坑表面特征参数与特征向量,建立了砂轮与工件的拓扑空间,给出拓扑映射关系并设计阵列结构砂轮;然后根据砂轮与工件的相对运动关系建立磨粒簇单个磨粒磨削轨迹方程,依据轨迹方程对凹坑表面成型过程使用MATLAB进行仿真,获得砂轮与工件的相对转速和磨削深度对结构化表面的影响规律;最后进行磨削实验。结果表明,使用拓扑磨削方法,能够实现外圆阵列结构化凹坑表面的拓扑磨削,磨削出的表面为原表面的拓扑表面,拓扑属性不变但特征参数随磨削用量改变而改变。 展开更多

关键词 磨削 凹坑表面 结构化砂轮 磨粒簇 拓扑映射

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砂轮表面的磨料球自组装叶序排布原理

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作者 李胜泽 吕玉山 +1 位作者 李兴山 南杰洪 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2024年第5期644-651,共8页

为实现磨料球在砂轮基体表面有序化的自组装,提出一种叶序排布磨料球砂轮的自组装制造方法。从有界空间球体最密堆积结构原理与植物组织的柱面叶序结构理论出发,设计一种磨料球自组装砂轮的实验方法。首先对磨料球自组装过程进行仿真分... 为实现磨料球在砂轮基体表面有序化的自组装,提出一种叶序排布磨料球砂轮的自组装制造方法。从有界空间球体最密堆积结构原理与植物组织的柱面叶序结构理论出发,设计一种磨料球自组装砂轮的实验方法。首先对磨料球自组装过程进行仿真分析,然后探讨相关尺寸参数与自组装结构之间的关系,并经过计算得到不同尺寸参数下磨料球自组装结构。结果表明:通过自组装方法能实现磨料球在砂轮基体表面的叶序排布;当磨料球直径恒定时,磨料球在砂轮基体表面形成的叶序排布结构的叶序系数随着砂轮基体直径的增大而减小;当砂轮基体直径恒定时,磨料球在砂轮基体表面形成的叶序排布结构的叶序系数随着磨料球直径的增大而增大。 展开更多

关键词 结构化砂轮 自组装 有序化排布 叶序排布 磨料球

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螺旋沟槽砂轮磨削理论模型及复映效应机理

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作者 陈天旭 李玉帅 江京亮 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第10期43-48,共6页

为分析磨削工艺参数对复映效应的影响规律,对大螺旋角沟槽结构化砂轮磨削过程和工件表面形貌进行理论探究。建立了大螺旋角沟槽砂轮宏观数学模型和微观磨粒随机分布模型,推导并计算了砂轮片状切削刃的切削过程;基于磨削表面宏观轮廓创... 为分析磨削工艺参数对复映效应的影响规律,对大螺旋角沟槽结构化砂轮磨削过程和工件表面形貌进行理论探究。建立了大螺旋角沟槽砂轮宏观数学模型和微观磨粒随机分布模型,推导并计算了砂轮片状切削刃的切削过程;基于磨削表面宏观轮廓创成机理模型,计算螺旋沟槽控制参数及工艺参数与复映效应系数的数值映射关系;观察对比理论磨后工件的表面形貌与螺旋沟槽砂轮实际磨后工件表面形貌。并进一步探究“复映效应”现象,为实现“复映效应”现象精确控制提供了有效意义。 展开更多

关键词 结构化砂轮 理论建模 砂轮磨削 复映效应

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