超声辅助磨削陶瓷材料的裂纹产生与扩展仿真研究 被引量：9

1

作者 梁志强 田梦 +4 位作者 王秋燕 王西彬 周天丰 吴勇波 焦黎 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期895-902,共8页

基于光滑质点流体动力学(SPH)法,研究超声磨削陶瓷材料过程中磨粒冲击工件的裂纹产生及扩展情况,揭示不同超声冲击速度下材料的去除特性及表面层损伤规律。仿真结果表明:磨粒以不同速度压入工件一定深度后,工件开始产生侧向裂纹和径向裂... 基于光滑质点流体动力学(SPH)法,研究超声磨削陶瓷材料过程中磨粒冲击工件的裂纹产生及扩展情况,揭示不同超声冲击速度下材料的去除特性及表面层损伤规律。仿真结果表明:磨粒以不同速度压入工件一定深度后,工件开始产生侧向裂纹和径向裂纹;随着冲击速度的增大,工件材料受冲击部位周围的局部崩碎现象明显减少,产生侧向裂纹时磨粒压入工件的临界深度减小,而产生径向裂纹时的临界深度无明显变化。磨粒压入工件的深度增加,观察两种裂纹的扩展情况发现:冲击速度提高,侧向裂纹扩展速度变慢、尺寸减小,而径向裂纹则无明显变化。证实了随着冲击速度的提高,即超声效果加强时,工件的塑性域去除范围增大,但不会引起表面层损伤增大,最终表面质量得到提高。 展开更多

关键词 机械制造工艺与设备 超声辅助磨削 裂纹产生及扩展 光滑质点流体动力学法

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超声辅助磨削淬硬42CrMo钢表面质量试验研究 被引量：3

2

作者 向道辉 牛肖肖 +4 位作者 李章东 刘中云 冯浩人 吴邦福 陈艳斌 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第5期73-79,共7页

淬硬42CrMo钢以其高强度、高韧性、优异的淬透性,适用于制造多种高载荷、交变载荷、高精密等多因素疲劳损伤失效的零件。该材料硬度高,因此普通加工方式加工难度大,加工后表面应力不可控,表面质量差。超声辅助磨削在加工硬脆材料方面具... 淬硬42CrMo钢以其高强度、高韧性、优异的淬透性,适用于制造多种高载荷、交变载荷、高精密等多因素疲劳损伤失效的零件。该材料硬度高,因此普通加工方式加工难度大,加工后表面应力不可控,表面质量差。超声辅助磨削在加工硬脆材料方面具有优异性能,本文采用轴向超声振动辅助磨削方式以及普通磨削方式对淬硬42CrMo钢进行加工试验,使用各种测量仪器测量两种磨削后的42CrMo表面质量并观察分析。结果表明,两种方式加工后工件表面均有残余压应力,超声辅助磨削加工后工件表面残余压应力提高11.0%~30.8%,形貌优于普通磨削加工的粗糙度降低约80%,显微硬度高于普通磨削约10%。 展开更多

关键词 淬硬42CrMo钢 超声辅助磨削 表面质量 表面残余应力

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基于光滑粒子流体动力学法单颗磨粒超声辅助磨削陶瓷材料的磨削力仿真研究 被引量：10

3

作者 米召阳 梁志强 +3 位作者 王西彬 周天丰 赵文祥 田梦 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1067-1073,共7页

为了揭示轴向超声振动对磨削Si C陶瓷、Al2O3陶瓷的磨削力影响机制,利用光滑粒子流体动力学(SPH)法对单颗金刚石磨粒磨削Si C陶瓷、Al2O3陶瓷的磨削力进行仿真,提出在单颗磨粒模拟磨削中应将平均未变形切屑厚度作为磨削深度。通过分析... 为了揭示轴向超声振动对磨削Si C陶瓷、Al2O3陶瓷的磨削力影响机制,利用光滑粒子流体动力学(SPH)法对单颗金刚石磨粒磨削Si C陶瓷、Al2O3陶瓷的磨削力进行仿真,提出在单颗磨粒模拟磨削中应将平均未变形切屑厚度作为磨削深度。通过分析轴向超声振动振幅与磨粒速度对平均未变形切屑厚度的影响,发现平均未变形切屑厚度随着超声振动振幅的增加而减小、随着磨粒速度的降低而减小。仿真结果表明:与普通磨削(CG)相比,轴向超声振动能够有效降低磨削力;随着超声振动振幅的增加磨削力降低比率增大;在相同磨削参数下,磨粒切削Si C陶瓷时磨削力大于切削Al2O3陶瓷的磨削力。 展开更多

关键词 机械制造工艺与设备 超声辅助磨削 平均未变形切屑厚度 光滑质点流体动力学法 SIC陶瓷 AL2O3陶瓷

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超声辅助磨削杯形砂轮变幅器设计与试验 被引量：1

4

作者 牛金荣 秦慧斌 +2 位作者 冯毅 周瑞峰 吕明 《应用声学》 CSCD 北大核心 2020年第3期344-353,共10页

超声辅助磨削在硬脆材料的加工中应用广泛。为研制以杯形砂轮为加工工具的超声辅助磨削主轴附件式工具系统,建立了杯形砂轮变幅器的理论模型,推导了其频率方程,并通过Matlab开发了杯形砂轮变幅器设计软件。利用该软件结合有限元分析对... 超声辅助磨削在硬脆材料的加工中应用广泛。为研制以杯形砂轮为加工工具的超声辅助磨削主轴附件式工具系统,建立了杯形砂轮变幅器的理论模型,推导了其频率方程,并通过Matlab开发了杯形砂轮变幅器设计软件。利用该软件结合有限元分析对杯形砂轮变幅器进行了设计。将研制的杯形砂轮变幅器与BT40刀柄一体化外套筒、导电滑环装配组成了杯形砂轮超声辅助磨削主轴附件式工具系统。对该超声振动系统进行了阻抗分析试验及超声谐振试验,结果表明,该超声振动系统阻抗性能较好,能够使杯形砂轮产生稳定的超声振动,验证了所提出的设计方法的正确性,为主轴附件式超声磨削装置的设计提供了理论参考。 展开更多

关键词 超声辅助磨削 杯形砂轮变幅器 Mindlin理论 有限元分析

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单颗CBN磨粒超声振动辅助磨削AISI 304材料去除机理

5

作者 杨震宇 邹平 +1 位作者 周亮 王安琪 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1011-1019,共9页

为了解释超声作用下磨粒切削材料的去除机理,对单粒磨削过程进行了分析,建立了未变形切削厚度和磨粒与试件的固定速度比(vs/vw)的数学模型.在AISI 304试件上进行了固定速度比的普通磨削(conventional grinding,CG)、切向超声振动辅助磨... 为了解释超声作用下磨粒切削材料的去除机理,对单粒磨削过程进行了分析,建立了未变形切削厚度和磨粒与试件的固定速度比(vs/vw)的数学模型.在AISI 304试件上进行了固定速度比的普通磨削(conventional grinding,CG)、切向超声振动辅助磨削(tangential ultrasonic vibration assisted grinding,TUVAG)以及径向超声振动辅助磨削(radial ultrasonic vibration assisted grinding,RUVAG)的单颗粒试验.结果表明,在固定速度比条件下,试件在CG与TUVAG作用下都是以塑性变形的形式去除,但超声辅助显著提高了材料去除率.试件在RUVAG作用下材料的去除方式与未变形切削最大厚度agmax的值息息相关.agmax小于0.8μm时,试件表现为脆性断裂的形式去除;之后随着agmax逐渐增大,试件转变为塑性变形的形式去除. 展开更多

关键词 单颗CBN(立方氮化硼)磨粒 未变形切削厚度 超声振动辅助磨削 表面形貌 材料去除机理

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超声振动辅助磨削技术的现状与新进展 被引量：40

6

作者 梁志强 王西彬 +3 位作者 吴勇波 栗勇 赵文祥 庞思勤 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1530-1535,共6页

如何实现硬脆性材料的高效率、高质量、高精度加工是现代精密制造领域的技术难题,为解决这一难题超声波振动磨削技术被引入到硬脆性材料的加工中。综述了超声振动磨削技术的现状,基于现有的一维振动磨削与二维振动磨削技术,着重分析了... 如何实现硬脆性材料的高效率、高质量、高精度加工是现代精密制造领域的技术难题,为解决这一难题超声波振动磨削技术被引入到硬脆性材料的加工中。综述了超声振动磨削技术的现状,基于现有的一维振动磨削与二维振动磨削技术,着重分析了不同超声振动施加方式对磨削力、加工表面完整性、砂轮磨损等加工特性的影响。作为二维振动磨削技术的最新进展,对垂直型椭圆振动磨削技术的加工原理以及加工特性进行初步介绍。 展开更多

关键词 机械制造工艺与设备 超声辅助磨削 椭圆振动 硬脆材料 磨削力 粗糙度

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超声振动辅助磨削牙科氧化锆陶瓷切削力预测模型研究 被引量：10

7

作者 肖行志 郑侃 廖文和 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期140-145,共6页

通过单因素实验设计,开展了牙科氧化锆陶瓷的超声振动辅助磨削实验,分别建立了超声振动辅助磨削加工切削力指数预测模型、BP神经网络预测模型以及理论预测模型。通过验证实验对比分析了三种模型的预测精度,并阐明了误差产生的原因。结... 通过单因素实验设计,开展了牙科氧化锆陶瓷的超声振动辅助磨削实验,分别建立了超声振动辅助磨削加工切削力指数预测模型、BP神经网络预测模型以及理论预测模型。通过验证实验对比分析了三种模型的预测精度,并阐明了误差产生的原因。结果表明,基于BP神经网络的切削力预测模型相对于指数和理论模型具有较高的预测精度,其平均相对误差仅为9.60%,理论模型因未能考虑材料的塑性流动去除,导致预测精度较低。 展开更多

关键词 超声振动辅助磨削 牙科氧化锆陶瓷 切削力预测 指数模型 BP神经网络 理论模型

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轴向超声振动辅助磨削的磨削力研究 被引量：12

8

作者 何玉辉 周群 郎献军 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期170-176,共7页

假设未变形磨屑厚度服从瑞利分布,推导了切削变形力的计算表达式;根据磨粒与工件的相对运动,探讨了超声振动对摩擦力的影响,分析了超声磨削时磨粒在砂轮切线方向上的摩擦力变化规律。综合切削变形力和摩擦力的理论分析,建立了轴向超声... 假设未变形磨屑厚度服从瑞利分布,推导了切削变形力的计算表达式;根据磨粒与工件的相对运动,探讨了超声振动对摩擦力的影响,分析了超声磨削时磨粒在砂轮切线方向上的摩擦力变化规律。综合切削变形力和摩擦力的理论分析,建立了轴向超声振动辅助磨削中磨削力的预测模型。对比实验的研究结果表明:由实验得到的磨削参数和振动参数对磨削力的影响规律与理论分析相一致,且仿真计算结果与实验测量结果的变化规律一致,从而验证了磨削力模型的可行性。 展开更多

关键词 未变形磨屑厚度 瑞利分布 超声振动辅助磨削 磨削力

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超声振动辅助磨削完全烧结氧化锆陶瓷牙冠的实验研究 被引量：6

9

作者 郑侃 肖行志 廖文和 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期32-36,47,共6页

针对现有全锆牙在制作过程中存在二次烧结、收缩精度难以控制等问题,提出了采用超声振动辅助磨削完全烧结氧化锆陶瓷牙冠的方法。从理论分析的角度对其运动学特性进行了研究,并通过超声振动辅助磨削和普通金刚石磨削实验,对该方法的可... 针对现有全锆牙在制作过程中存在二次烧结、收缩精度难以控制等问题,提出了采用超声振动辅助磨削完全烧结氧化锆陶瓷牙冠的方法。从理论分析的角度对其运动学特性进行了研究,并通过超声振动辅助磨削和普通金刚石磨削实验,对该方法的可行性进行了分析。结合牙冠的加工特点,重点研究了主轴转速对材料去除率、表面粗糙度以及最大边缘碎裂的影响规律。实验结果表明,超声振动辅助磨削不仅能提升材料的去除率,有效抑制出口边缘碎裂,同时降低了工件表面的粗糙度,是实现完全烧结氧化锆陶瓷牙冠高效低损伤加工的新方法。 展开更多

关键词 完全烧结氧化锆陶瓷 牙冠 超声振动辅助磨削 金刚石磨削 材料去除率 表面粗糙度 边缘碎裂

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轴向超声波辅助磨削工程陶瓷边界损伤实验研究 被引量：1

10

作者 赵明利 吕晓峰 +1 位作者 仝攀攀 李博涵 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期107-110,共4页

针对磨削工程陶瓷时边界处易出现损伤缺陷的问题进行了研究,建立了基于磨削参数的边界损伤预测模型。采用单因素法进行了磨削实验,以边界损伤深度为参考对仿真结果进行验证,结果表明,磨削深度对边界损伤影响较大;主轴转速越低,边界损伤... 针对磨削工程陶瓷时边界处易出现损伤缺陷的问题进行了研究,建立了基于磨削参数的边界损伤预测模型。采用单因素法进行了磨削实验,以边界损伤深度为参考对仿真结果进行验证,结果表明,磨削深度对边界损伤影响较大;主轴转速越低,边界损伤值越大,且随主轴转速升高边界损伤值的变化逐渐趋于平缓。与普通磨削相比,超声波辅助磨削能有效改善被加工材料的边界损伤情况。 展开更多

关键词 陶瓷 氧化铝陶瓷 工程陶瓷 磨削 边界损伤 超声波辅助磨削

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切向超声辅助氧化锆陶瓷镜面磨削试验研究

11

作者 乔家平 汪强 +2 位作者 武韩强 曾江 吴勇波 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第8期69-75,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 氧化锆陶瓷 切向超声辅助磨削 表面粗糙度 磨削力 磨削温度

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SiCp/Al复合材料超声振动辅助加工磨削力预测研究

12

作者 郑伟 周明 +2 位作者 凌丽 杨汝平 邓超 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S01期86-92,共7页

SiCp/Al复合材料机械物理性能优异,是一种典型的难加工材料。超声振动辅助磨削(UVAG)是一种将超声加工和磨削加工结合在一起的加工方法,具有减小磨削力和磨削温度、抑制砂轮堵塞等技术优势,适合中、高体分含量SiCp/Al复合材料的加工。对... SiCp/Al复合材料机械物理性能优异,是一种典型的难加工材料。超声振动辅助磨削(UVAG)是一种将超声加工和磨削加工结合在一起的加工方法,具有减小磨削力和磨削温度、抑制砂轮堵塞等技术优势,适合中、高体分含量SiCp/Al复合材料的加工。对SiCp/Al复合材料超声振动辅助加工中的磨削力进行了预测研究。侧面磨削力主要由切屑形成力、摩擦力和颗粒破碎力组成,端面磨削力主要由冲击力组成。基于超声振动辅助磨削运动学原理、格里菲斯理论和压痕理论建立了SiCp/Al复合材料超声振动辅助加工磨削力数学模型。数学模型的系数通过2组正交实验确定,最后通过实验对磨削力数学模型进行验证,结果表明磨削力实验值与理论值吻合良好,误差低于8%,可以满足工程应用需求。 展开更多

关键词 超声振动辅助磨削 SICP/AL复合材料 磨削力 数学模型

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陶瓷基复合材料超声辅助加工技术 被引量：8

13

作者 丁凯 苏宏华 +3 位作者 傅玉灿 崔方方 李奇林 雷卫宁 《航空制造技术》 2016年第15期42-49,56,共9页

陶瓷基复合材料具有优良的力学性能以及突出的耐高温、轻质等特性,在航空航天等领域具有广阔的应用前景。但由于高硬脆性特点,陶瓷基复合材料加工难度较大。诸多研究表明,超声辅助加工技术是一种相对合适的加工方法,与普通机械加工相比... 陶瓷基复合材料具有优良的力学性能以及突出的耐高温、轻质等特性,在航空航天等领域具有广阔的应用前景。但由于高硬脆性特点,陶瓷基复合材料加工难度较大。诸多研究表明,超声辅助加工技术是一种相对合适的加工方法,与普通机械加工相比可有效降低切削力、改善加工质量等。对发展较为成熟的Cf/Si C、Si Cf/Si C两种陶瓷基复合材料的超声辅助钻削/磨削加工技术研究进展进行了介绍,分析了其中存在的问题,并提出了相应的对策。 展开更多

关键词 陶瓷基复合材料 超声辅助钻削 超声辅助磨削 加工质量评价体系 参数匹配性

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微型轴承内滚道超声辅助超精研磨系统的设计

14

作者 唐军 陈小静 +3 位作者 李文星 徐镜福 王泽华 白林锋 《应用声学》 CSCD 北大核心 2022年第3期421-428,共8页

为了提高5G基站中微型轴承的精度和使用寿命,基于微型轴承外套圈结构特征提出一种超声振动辅助研磨轴承外圈滚道的加工工艺。通过坐标变换及运动合成,获得了振动研磨轴承外圈滚道的工作面轨迹特点,阐明了振动高效研磨的本质特征;之后,... 为了提高5G基站中微型轴承的精度和使用寿命,基于微型轴承外套圈结构特征提出一种超声振动辅助研磨轴承外圈滚道的加工工艺。通过坐标变换及运动合成,获得了振动研磨轴承外圈滚道的工作面轨迹特点,阐明了振动高效研磨的本质特征;之后,分别采用等效电路法和有限分析法,建立了振动系统的等效电路图与频率方程,分析了该系统模型的固有模态与谐响应特性;最后,通过对自行研制的超声辅助研磨系统分别进行振动特性测试和加工效果测试。结果表明,加工系统振动频率相对设计频率的误差率为10‰,超声振幅为12.95m,加工轴承滚道的粗糙度和轮廓度较传统研磨加工分别降低了27.17%和24.1%。 展开更多

关键词 超声辅助磨削 微型轴承 有限元分析 轮廓微观不平度

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碳纤维陶瓷基复合材料的磨削加工研究进展 被引量：3

15

作者 陈冰 王健 +1 位作者 焦浩文 苏飞 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期12-23,共12页

综述了磨削参数、纤维方向、不同加工方式以及其他因素对磨削力和表面质量的影响规律;总结了不同加工方式下的碳纤维陶瓷基复合材料的磨削机理;展望了碳纤维陶瓷基复合材料磨削加工的研究方向。

关键词 碳纤维陶瓷基复合材料 磨削参数 磨削力 纤维方向 超声辅助磨削 磨削机理

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加工工艺对C/SiC复合材料性能的影响 被引量：3

16

作者 李晓东 赵英民 +1 位作者 张晓峰 林彬 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期104-107,共4页

采用普通磨削和超声辅助磨削工艺对C/Si C复合材料进行加工,对不同加工工艺参数获得的C/Si C复合材料进行表面状态表征及力学性能的测试。结果显示在磨削深度0.05 mm,进给速度600 mm/h,转速1 600 r/min,超声频率14 k Hz的工艺参数匹配... 采用普通磨削和超声辅助磨削工艺对C/Si C复合材料进行加工,对不同加工工艺参数获得的C/Si C复合材料进行表面状态表征及力学性能的测试。结果显示在磨削深度0.05 mm,进给速度600 mm/h,转速1 600 r/min,超声频率14 k Hz的工艺参数匹配条件下,所得到的C/Si C复合材料的表面粗糙度最小,弯曲强度最大。表明超声辅助磨削加工工艺对材料力学性能损伤较小。 展开更多

关键词 C/SIC复合材料 加工工艺 超声辅助磨削

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