一种基于C/C-SiC材料的超硬磨料及砂轮高速精密磨削优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于C/C

【技术实现步骤摘要】
一种基于C/C
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SiC材料的超硬磨料及砂轮高速精密磨削优化方法


[0001]本专利技术涉及砂轮高速精密磨削
，具体为一种基于C/C
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SiC材料的超硬磨料及砂轮高速精密磨削优化方法。

技术介绍

[0002]纤维增强碳化硅陶瓷材料的加工已经取得了许多令人满意的结果，然而，上述技术方案仍存在以下问题：纤维增强碳化硅陶瓷材料在磨削时无法对不同磨削纤维角作出相应的调整，工件表面无法避免的出现纤维拉拔、纤维断裂、分层、纤维基体脱粘、基体断裂等缺陷。并且砂轮磨削过程中因砂轮磨损导致磨粒极易嵌入到工件表面，也会造成加工表面杂质嵌入。同时虽然溢流磨削液磨削提供了有效的润滑，但这种方法无法及时将热量转移出磨削区；而微量润滑及纳米微量润滑在磨削加工过程中，喷嘴雾化后的油雾易于飘散，对周边环境及身体健康会产生一定影响，也会降低润滑基油的有效利用率所以需要针对上述问题进行技术升级，来满足市场需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于C/C
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SiC材料的超硬磨料及砂轮高速精密磨削优化方法，将研究MoS2纳米颗粒定向润滑砂轮磨削面面的机理，探究羟基胍尔胶溶液二次雾化破碎的机理，阐明羟基胍尔胶液滴黏附磨屑机理，揭示内流道结构对润滑液的有效润滑、除屑效果的影响规律，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于C/C
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SiC材料的超硬磨料及砂轮高速精密磨削优化方法，包括以下步骤：
[0005]S1：系统建立超硬磨料硬度自适应砂轮内外流道结构化理论，揭示流道的结构变化对混合液流动、填充效果、破障效果的影响规律；
[0006]S2：通过软件仿真分析和3D打印砂轮内流道模拟混合液流动实验，分析内流道曲线形状、截面形状、内流道锥度变化与混合液流动效果之间的关系；
[0007]S3：研究羟基胍尔胶混合液中各物质百分比、砂轮内部结构对羟基胍尔胶混合液二次雾化破碎效率的影响规律，建立相应的数学模型，项目拟对羟基胍尔胶混合液在喷出砂轮后两次雾化破碎的过程进行仿真分析，优化羟基胍尔胶混合液中各物质百分比、砂轮内部结构；
[0008]S4：研究羟基胍尔胶混合液雾化破碎速率，探究MoS2纳米颗粒在受到磨削力在摩擦表面拉伸形成的物理薄膜对磨削效率、工件表面粗糙的影响，开展与传统磨削的对比性实验，研究超硬磨粒硬度自适应砂轮的磨削温度、磨削力、磨削质量和砂轮磨损的变化与影响规律；
[0009]S5：羟基胍尔胶溶液是典型的非牛顿流体，其黏性较大流动性较差，优化内流道结构参数并实现内流道在基体内绕砂轮轴均匀分布外流道有效破除砂轮表面气障层，是减少
羟基胍尔胶溶液与内流道相互冲击、突破气障层导致动能损失，保证MoS2纳米颗粒充分填充砂轮磨削区磨屑与磨粒之间的空隙的关键；
[0010]S6：对羟基胍尔胶混合液二次雾化的条件、过程及机理进行研究，进行二次雾化影响因素的量化分析，实现羟基胍尔胶混合液二次雾化过程可控；
[0011]S7：对高速高压下的MoS2纳米颗粒进行受力分析，探究MoS2纳米颗粒在受到磨削力在摩擦表面拉伸形成的物理薄膜对磨削效率、工件表面粗糙、表面/亚表面损伤的影响。
[0012]优选的，所述流体仿真软件对羟基胍尔胶混合液二次雾化破碎过程进行仿真分析，优化羟基胍尔胶混合液中各物质百分比、磨粒间距、砂轮内部结构。
[0013]优选的，所述羟基胍尔胶混合液二次雾化破碎实验，在不同的羟基胍尔胶混合液中各物质百分比、磨粒间距条件下测量并记录羟基胍尔胶液滴黏附磨屑的速度，掌握最佳的羟基胍尔胶液滴粒径、磨粒间距，使用不同的砂轮内部结构进行混合润滑液喷出实验，观察并记录不同的砂轮内部结构喷出混合润滑液定向覆盖砂轮表面面积的效果，掌握最佳的砂轮内部结构及混合液最佳质量百分比。
[0014]优选的，采用ANSYS软件仿真磨削区温度场，采用FLUENT软件对结构化超硬磨粒硬度自适应砂轮磨削区内磨削液流场进行数值仿真分析，揭示磨削液的流动特性及其对润滑、冷却性能的影响规律，进而优化砂轮结构，对砂轮进行实验研究，并与理论计算结果和有限元仿真结果进行对比分析，优化理论模型和仿真模型，分别采用动态测量技术三向测力仪和热电偶在线测量磨削力和磨削温度，采用扫描电子显微镜观察磨削表面形貌、砂轮的堵塞和磨损、磨屑形态，采用粗糙度仪和X射线衍射仪分别测量表面粗糙度和残余应力，从磨削力、磨削温度、磨削表面粗糙度、微观形貌、残余应力和砂轮堵塞与磨损等方面开展与普通砂轮的对比分析和研究，研究高效磨削过程中结构化流道对加工质量/加工精度的影响规律。
[0015]优选的，所述羟基胍尔胶混合液沿一定角度的弧状内流道流动，有利于减少混合润滑油对流道和砂轮本体的冲击，外流道破除砂轮表面气障层，保障MoS2纳米颗粒充分填充砂轮磨削区磨屑与磨粒之间的空隙。
[0016]优选的，所述羟基胍尔胶溶液二次雾化破碎保证了能覆盖更大面积的砂轮表面，从而可以有更快的磨屑去除速度。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该基于C/C
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SiC材料的超硬磨料及砂轮高速精密磨削优化方法，创新性提出并系统建立超硬磨料硬度自适应砂轮高速精密磨削C/C
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SiC材料理论，为碳纤维增强碳化硅陶瓷、碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷等具有各向异性、脆性大、非均质特性的单层及叠层材料高速精密磨削理论的应用推广提供理论基础和技术支撑，本专利技术解决磨削C/C
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SiC材料时工件表面无法避免地出现的各种表面缺陷，同时溢流磨削液无法及时将热量转移出磨削区；外部微量润滑及纳米微量润滑会降低润滑基油的有效利用率，本方面通过MoS2纳米颗粒定向润滑磨削力突变的砂轮表面机理，阐明超硬磨粒硬度自适应砂轮磨削C/C
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SiC材料磨屑形成机理，揭示流道结构对润滑液的有效润滑、除屑效果的影响规律，进入达到优化砂轮高速精密磨削优化的效果。
附图说明
[0018]图1为本专利技术优化方案流程图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]请参阅图1，本专利技术提供一种技术方案：一种基于C/C
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SiC材料的超硬磨料及砂轮高速精密磨削优化方法，包括以下步骤：
[0021]S1：系统建立超硬磨料硬度自适应砂轮内外流道结构化理论，揭示流道的结构变化对混合液流动、填充效果、破障效果的影响规律；
[0022]S2：通过软件仿真分析和3D打印砂轮内流道模拟混合液流动实验，流体仿真软件对羟基胍尔胶混合液二次雾化破碎过程进行仿真分析，优化羟基胍尔胶混合液中各物质百本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于C/C
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SiC材料的超硬磨料及砂轮高速精密磨削优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：系统建立超硬磨料硬度自适应砂轮内外流道结构化理论，揭示流道的结构变化对混合液流动、填充效果、破障效果的影响规律；S2：通过软件仿真分析和3D打印砂轮内流道模拟混合液流动实验，分析内流道曲线形状、截面形状、内流道锥度变化与混合液流动效果之间的关系；S3：研究羟基胍尔胶混合液中各物质百分比、砂轮内部结构对羟基胍尔胶混合液二次雾化破碎效率的影响规律，建立相应的数学模型，项目拟对羟基胍尔胶混合液在喷出砂轮后两次雾化破碎的过程进行仿真分析，优化羟基胍尔胶混合液中各物质百分比、砂轮内部结构；S4：研究羟基胍尔胶混合液雾化破碎速率，探究MoS2纳米颗粒在受到磨削力在摩擦表面拉伸形成的物理薄膜对磨削效率、工件表面粗糙的影响，开展与传统磨削的对比性实验，研究超硬磨粒硬度自适应砂轮的磨削温度、磨削力、磨削质量和砂轮磨损的变化与影响规律；S5：羟基胍尔胶溶液是典型的非牛顿流体，其黏性较大流动性较差，优化内流道结构参数并实现内流道在基体内绕砂轮轴均匀分布外流道有效破除砂轮表面气障层，是减少羟基胍尔胶溶液与内流道相互冲击、突破气障层导致动能损失，保证MoS2纳米颗粒充分填充砂轮磨削区磨屑与磨粒之间的空隙的关键；S6：对羟基胍尔胶混合液二次雾化的条件、过程及机理进行研究，进行二次雾化影响因素的量化分析，实现羟基胍尔胶混合液二次雾化过程可控；S7：对高速高压下的MoS2纳米颗粒进行受力分析，探究MoS2纳米颗粒在受到磨削力在摩擦表面拉伸形成的物理薄膜对磨削效率、工件表面粗糙、表面/亚表面损伤的影响。2.根据权利要求1所述的一种基于C/C
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SiC材料的超硬磨料及砂轮高速精密磨削优化方法，其特征在于，所述流体仿真软件对羟基胍尔胶混合液二次雾化破碎过程进行仿真分析，优化羟基胍尔胶混合液中各物质百分比、磨粒间距、砂轮内部结构。3.根据权利要求2所述的一种基于C/C
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗哲，张晓红，夏余平，顾晓猛，段志强，王鑫昱，唐志好，夏铁军，
申请(专利权)人：湖南科技学院，
类型：发明
国别省市：