球头磨具磨抛SKD-11钢相关磨削参数优化研究
发布时间：2021-12-02 10:16
SKD-11钢含碳量高且还有大量马氏体,具有低延伸率、高硬度、高耐磨性等诸多优良性能,是一种高铬合金钢材料,广泛应用于航空航天、复杂型面模具等领域。传统的精加工在磨抛像SKD-11钢这类硬质材料时,工件常常处于低温回火的状态,容易产生开裂、烧伤等现象。球头磨具是由磨具表面较软的磨料小颗粒对工件表面残留峰产生挤压,与工件表面接触良好,能有效降低硬质材料表面损伤、提高材料去除率。然而工件与球头磨具之间磨抛机理十分复杂,磨抛后的工件表面受多种因素的影响,磨抛工艺参数与加工表面精度的关系尚不清晰,因此改进磨抛工艺,对磨抛参数进行优化,获得更高加工精度的表面具有重要的意义。本文以SKD-11钢圆柱试件为研究对象,采用刚玉类球头磨具对其进行磨抛,将磨削液采用孔径为1.2mm的高压射流喷嘴喷入磨削区域,并在此基础上对磨抛参数进行优化,得到最佳工艺参数组合。首先,结合磨抛加工基础理论和Preston方程建立球头磨具磨抛工件的材料去除模型,通过实验确定修正后的Preston系数,并进行仿真和实验,验证模型的可靠性,确定选取磨具直径、磨抛深度、工件进给速度、磨削液射流速度为本文主要研究的磨抛参数。其次,选...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磨粒的切削过程
西安建筑科技大学硕士学位论文3挤压阶段时，磨粒对于工件表面的压力不大，切入的深度也很小，工件表面材料只发生弹性变形；滑擦阶段时，磨粒对于工件表面的压力增大，切入深度加大，工件表面发生局部塑性变形，使工件表面产生轻微的凹痕。耕犁阶段时，随着挤压力的增大，切削深度增加，工件表面产生塑性隆起，伴随着大量的切削热产生，少部分材料被去除。切削阶段时，随着切削深度的进一步增加，到一定程度后，切削刃两侧被推挤的金属层的塑性变形超过工件强度极限，形成切屑，如图1.2所示。切屑过程其就是磨粒对工件表面材料复杂的挤压、滑擦、耕犁、切削几种状态的综合过程，即工件材料层的弹性变形到塑性变形再到形成切屑的过程。图1.2磨粒切削材料表面（2）滚压加工滚压加工是指利用硬质滚轮通过机械挤压的原理对加工工件表面进行碾压，使加工材料发生塑性变形，压平工件表面，去除加工痕迹，获得光洁、无损的加工面。滚压加工可以提高材料表面的硬度、耐腐蚀性和机械性能，获得低表面粗糙度值的加工表面。然而也有一定的不足之处，加工表面容易产生划痕和不平整的波峰、波谷。（3）化学机械抛光化学机械抛光是通过化学和机械的双重作用对工件表面实行材料去除，得到光洁的加工表面的方法。化学抛光是采用化学试剂对材料表面的凸起进行溶解，去除表面划痕。此抛光方法使用设备简单，与机械抛光相结合，对多个复杂的工件可同时进行。然而，抛光所需的化学试剂调配较困难，对其的应用推广有所限制。（4）超声波抛光超声波抛光是利用超声振动工具通过加工液和磨粒的混合制剂来对工件进行磨抛加工的方法。抛光加工中磨具与抛光工具不接触，是在超声振子驱动下发生
西安建筑科技大学硕士学位论文5对应的中国GB标准牌号为Cr12MoV，其主要成分为C和Cr，和一些其它元素，根据国标GB1299合金工具钢的统一标准，其具体化学成分如表1.1所示[12]。图1.3日本大同skd11钢表1.1Cr12MoV钢的化学成分元素种类CCrSiMnPSVMo含量/%1.45-1.711-12.5<0.4<0.35<0.3<0.030.15-0.30.4-0.6Cr12MoV钢的显著特点是高碳高铬，是莱氏体钢[13]。一方面，碳元素要和铬、钼、钒形成大量的碳化物；另一方面，使一定量的碳溶于奥氏体中，使其得到足够含碳量的过饱和马氏体，保证Cr12MoV钢的高耐磨性和高硬度[14]。1.3.2SKD-11钢的产品特性SKD-11钢是一种在国际上应用广泛的空冷热作磨具钢。经过一系列处理加工（电路冶炼、电渣重溶等）使其韧性更好，组织均匀，获得更好的抛光性能和切削性能。其产品优点具体为：（1）机械加工性能良好。（2）进行了真空脱气精炼，使其内部质量更加清洁。（3）耐磨性能极好，适合制作高硬质材料的冲裁模。（4）淬透性好，空气冷却就可以硬化，不用担心淬裂。（5）韧性良好。（6）很小的热处理变形和极小的淬火偏差，适合高精度的磨具。1.3.3SKD-11钢的应用SKD-11钢有一系列优良性能。随着科学技术的进步和对SKD-11钢研究的深入，其应用范围不断扩大。目前主要用于以下方面：（1）SKD-11钢宜制成锋利刀口常用于制作剪刀、圆锯，如图1.4所示为
【参考文献】：
期刊论文
[1]热处理工艺对SKD11钢冲击磨损性能和磨损机理的影响[J]. 刘长华,孙国栋,熊略,杨先啓. 钢铁研究学报. 2018(03)
[2]动磁场磁流变效应抛光垫抛光力特性试验研究[J]. 潘继生,于鹏,阎秋生. 机械工程学报. 2018(06)
[3]计算机控制光学表面成形技术的驻留时间算法[J]. 吴清飞,任志英,高诚辉,林春生. 光学仪器. 2017(04)
[4]弹性磨具高效磨抛M300钢曲面的接触特征研究[J]. 吴晓君,陈竹,周天择,马长捷,舒骁,董建园. 机械工程学报. 2018(01)
[5]SKD11冷作模具裂纹原因分析[J]. 雷淑梅,张成毅,匡同春,陈灵,陈丽凤,张美英,尹诗衡. 金属热处理. 2017(04)
[6]基于响应表面法的钛合金零件磨抛加工工艺参数优化[J]. 杜华鹏,陈杰,郭东亮,王德廷,谢成雨,李洋. 航空制造技术. 2017(09)
[7]埃夫特机器人在打磨抛光领域的应用[J]. 李先亮,何志新. 机器人技术与应用. 2016(04)
[8]复杂曲面研抛加工材料去除廓形建模研究[J]. 田凤杰,李振国,陈洪玉,高强. 组合机床与自动化加工技术. 2016(06)
[9]一种新型工业抛光机器人设计[J]. 葛佳佳,居广次. 电子世界. 2016(09)
[10]航空发动机叶片砂带抛光工艺参数优化[J]. 李婕,史耀耀,何晓东. 航空制造技术. 2016(08)
博士论文
[1]整体叶盘构件数控磨削工艺关键技术研究[D]. 段继豪.西北工业大学 2016
[2]渐进式软固结磨粒气压砂轮光整加工研究[D]. 韦伟.浙江工业大学 2016
[3]铝轮毂曲面成套机械抛光技术研究[D]. 陈义.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]基于SVM和BP神经网络的短时交通流预测与实现[D]. 余涛.南京邮电大学 2018
[2]恒力砂带磨抛材料去除理论与实验研究[D]. 母焰.吉林大学 2017
[3]弹性磨具高精度磨抛硬质曲面的策略研究[D]. 陈竹.西安建筑科技大学 2017
[4]应用于模具自由曲面的新型弹性磨具抛光技术研究[D]. 马长捷.西安建筑科技大学 2017
[5]Cr12MoV的电火花线切割加工工艺参数研究[D]. 殷静凯.太原理工大学 2016
[6]支持向量机优化模型及其应用[D]. 颜薇.湖南师范大学 2016
[7]复杂曲面精密研抛加工技术理论及实验研究[D]. 李静.沈阳理工大学 2016
[8]采用弹性磨具对M300磨抛的微观接触参数模型研究[D]. 刘睿平.西安建筑科技大学 2015
[9]Cr12MoV模具钢磨削温度场及残余应力研究[D]. 邱奕.湘潭大学 2015
[10]弹性磨具磨抛加工中磨抛参数与磨抛效果相关性的研究[D]. 于兴展.西安建筑科技大学 2015
本文编号：3528238
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磨粒的切削过程
西安建筑科技大学硕士学位论文3挤压阶段时，磨粒对于工件表面的压力不大，切入的深度也很小，工件表面材料只发生弹性变形；滑擦阶段时，磨粒对于工件表面的压力增大，切入深度加大，工件表面发生局部塑性变形，使工件表面产生轻微的凹痕。耕犁阶段时，随着挤压力的增大，切削深度增加，工件表面产生塑性隆起，伴随着大量的切削热产生，少部分材料被去除。切削阶段时，随着切削深度的进一步增加，到一定程度后，切削刃两侧被推挤的金属层的塑性变形超过工件强度极限，形成切屑，如图1.2所示。切屑过程其就是磨粒对工件表面材料复杂的挤压、滑擦、耕犁、切削几种状态的综合过程，即工件材料层的弹性变形到塑性变形再到形成切屑的过程。图1.2磨粒切削材料表面（2）滚压加工滚压加工是指利用硬质滚轮通过机械挤压的原理对加工工件表面进行碾压，使加工材料发生塑性变形，压平工件表面，去除加工痕迹，获得光洁、无损的加工面。滚压加工可以提高材料表面的硬度、耐腐蚀性和机械性能，获得低表面粗糙度值的加工表面。然而也有一定的不足之处，加工表面容易产生划痕和不平整的波峰、波谷。（3）化学机械抛光化学机械抛光是通过化学和机械的双重作用对工件表面实行材料去除，得到光洁的加工表面的方法。化学抛光是采用化学试剂对材料表面的凸起进行溶解，去除表面划痕。此抛光方法使用设备简单，与机械抛光相结合，对多个复杂的工件可同时进行。然而，抛光所需的化学试剂调配较困难，对其的应用推广有所限制。（4）超声波抛光超声波抛光是利用超声振动工具通过加工液和磨粒的混合制剂来对工件进行磨抛加工的方法。抛光加工中磨具与抛光工具不接触，是在超声振子驱动下发生
西安建筑科技大学硕士学位论文5对应的中国GB标准牌号为Cr12MoV，其主要成分为C和Cr，和一些其它元素，根据国标GB1299合金工具钢的统一标准，其具体化学成分如表1.1所示[12]。图1.3日本大同skd11钢表1.1Cr12MoV钢的化学成分元素种类CCrSiMnPSVMo含量/%1.45-1.711-12.5<0.4<0.35<0.3<0.030.15-0.30.4-0.6Cr12MoV钢的显著特点是高碳高铬，是莱氏体钢[13]。一方面，碳元素要和铬、钼、钒形成大量的碳化物；另一方面，使一定量的碳溶于奥氏体中，使其得到足够含碳量的过饱和马氏体，保证Cr12MoV钢的高耐磨性和高硬度[14]。1.3.2SKD-11钢的产品特性SKD-11钢是一种在国际上应用广泛的空冷热作磨具钢。经过一系列处理加工（电路冶炼、电渣重溶等）使其韧性更好，组织均匀，获得更好的抛光性能和切削性能。其产品优点具体为：（1）机械加工性能良好。（2）进行了真空脱气精炼，使其内部质量更加清洁。（3）耐磨性能极好，适合制作高硬质材料的冲裁模。（4）淬透性好，空气冷却就可以硬化，不用担心淬裂。（5）韧性良好。（6）很小的热处理变形和极小的淬火偏差，适合高精度的磨具。1.3.3SKD-11钢的应用SKD-11钢有一系列优良性能。随着科学技术的进步和对SKD-11钢研究的深入，其应用范围不断扩大。目前主要用于以下方面：（1）SKD-11钢宜制成锋利刀口常用于制作剪刀、圆锯，如图1.4所示为
【参考文献】：
期刊论文
[1]热处理工艺对SKD11钢冲击磨损性能和磨损机理的影响[J]. 刘长华,孙国栋,熊略,杨先啓. 钢铁研究学报. 2018(03)
[2]动磁场磁流变效应抛光垫抛光力特性试验研究[J]. 潘继生,于鹏,阎秋生. 机械工程学报. 2018(06)
[3]计算机控制光学表面成形技术的驻留时间算法[J]. 吴清飞,任志英,高诚辉,林春生. 光学仪器. 2017(04)
[4]弹性磨具高效磨抛M300钢曲面的接触特征研究[J]. 吴晓君,陈竹,周天择,马长捷,舒骁,董建园. 机械工程学报. 2018(01)
[5]SKD11冷作模具裂纹原因分析[J]. 雷淑梅,张成毅,匡同春,陈灵,陈丽凤,张美英,尹诗衡. 金属热处理. 2017(04)
[6]基于响应表面法的钛合金零件磨抛加工工艺参数优化[J]. 杜华鹏,陈杰,郭东亮,王德廷,谢成雨,李洋. 航空制造技术. 2017(09)
[7]埃夫特机器人在打磨抛光领域的应用[J]. 李先亮,何志新. 机器人技术与应用. 2016(04)
[8]复杂曲面研抛加工材料去除廓形建模研究[J]. 田凤杰,李振国,陈洪玉,高强. 组合机床与自动化加工技术. 2016(06)
[9]一种新型工业抛光机器人设计[J]. 葛佳佳,居广次. 电子世界. 2016(09)
[10]航空发动机叶片砂带抛光工艺参数优化[J]. 李婕,史耀耀,何晓东. 航空制造技术. 2016(08)
博士论文
[1]整体叶盘构件数控磨削工艺关键技术研究[D]. 段继豪.西北工业大学 2016
[2]渐进式软固结磨粒气压砂轮光整加工研究[D]. 韦伟.浙江工业大学 2016
[3]铝轮毂曲面成套机械抛光技术研究[D]. 陈义.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]基于SVM和BP神经网络的短时交通流预测与实现[D]. 余涛.南京邮电大学 2018
[2]恒力砂带磨抛材料去除理论与实验研究[D]. 母焰.吉林大学 2017
[3]弹性磨具高精度磨抛硬质曲面的策略研究[D]. 陈竹.西安建筑科技大学 2017
[4]应用于模具自由曲面的新型弹性磨具抛光技术研究[D]. 马长捷.西安建筑科技大学 2017
[5]Cr12MoV的电火花线切割加工工艺参数研究[D]. 殷静凯.太原理工大学 2016
[6]支持向量机优化模型及其应用[D]. 颜薇.湖南师范大学 2016
[7]复杂曲面精密研抛加工技术理论及实验研究[D]. 李静.沈阳理工大学 2016
[8]采用弹性磨具对M300磨抛的微观接触参数模型研究[D]. 刘睿平.西安建筑科技大学 2015
[9]Cr12MoV模具钢磨削温度场及残余应力研究[D]. 邱奕.湘潭大学 2015
[10]弹性磨具磨抛加工中磨抛参数与磨抛效果相关性的研究[D]. 于兴展.西安建筑科技大学 2015
本文编号：3528238
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