工程陶瓷恒力磨削金剛石砂輪鈍化規(guī)律

采用釬焊金剛石砂輪對兩種硬質合金進行磨削實驗,通過測量磨削過程中的磨削水平力和垂直力,對砂輪所受的單位寬度法向力、切向力和力比進行了研究。建立了單顆磨粒磨削力與加工參數(shù)間的理論模型,并用實驗數(shù)據(jù)進行驗證。理論分析了磨削深度、進給速度對單位寬度磨削力、單顆磨粒磨削力及力比的影響程度。

通過測量和分析高頻感應釬焊金剛石砂輪磨削大理石過程中的磨削力,對砂輪所受的法向力和切向力進行了研究。從單顆金剛石最大切削厚度的角度,分析了磨削深度、進給速度和砂輪線速度對磨削力的影響。

金剛石砂輪在工作時,第一需求是鋒利,在此基礎上才有工作壽命等進一步需求。而影響砂輪鋒利度的原因非常復雜,包括了金剛石的品質,類型,濃度,配方設計等等,此外,與酚醛樹脂的選型,固化工藝等也有很大的關系。我們通過對酚醛樹脂固化機理的深入研究,提出了如何提高砂輪鋒利度的改善方案,特別指出了固化工藝的重要性,并推薦了新型的填料。

基于三角測量在線檢測閉環(huán)控制燒蝕系統(tǒng),以聲光調qyag脈沖激光徑向輻照方式進行青銅金剛石砂輪修整。根據(jù)砂輪表面的漫反射和成像情況,選取柱面透鏡作為接收透鏡,改進設計一套比較完善的接收光路系統(tǒng),對此激光燒蝕系統(tǒng)進行了標定。依照標定結果調整電路,選取合理的激光和工藝參數(shù)進行砂輪修整試驗。試驗結果表明,經(jīng)激光修整后砂輪精度有了明顯的提高。在此基礎上研究了激光-機械復合精密修整技術,即青銅金剛石砂輪通過激光修整后,再輔以機械法整形。該方法使修整精度進一步得到提高,同時使砂輪表面地形地貌得到了改善。

針對金剛石砂輪修銳后磨粒微觀出刃形貌很難評價的問題,建立了有效磨粒出刃高度、磨粒出刃角和磨粒出刃同形度的特征參數(shù)模式.采用碳化硅修整砂輪對金剛石砂輪結塊進行修銳,檢測砂輪工作表面的磨粒出刃高度和出刃形貌,分析磨料粒度和修銳條件對有效磨粒出刃高度、平均磨粒出刃角、磨粒出刃同形度的影響.結果表明,有效磨粒出刃高度可以反映砂輪工作表面的磨粒出刃性和等高性;#40、#80和#120砂輪的磨粒出刃角為鈍角,其平均值分別為131°、111°和111°左右;磨粒出刃同形度較長寬比更能體現(xiàn)出磨粒出刃的完整性.此外,采用低進給深度和高工件進給速度的修銳條件可以提高有效磨粒出刃高度;較大的修銳進給深度和較粗的砂輪粒度都會使磨粒出刃角增大;進給深度越小,磨粒出刃完整性越好.因此,有效磨粒出刃高度、磨粒出刃角和磨粒出刃同形度可以作為金剛石砂輪修銳后微觀出刃形貌的評價參數(shù).

研究了花崗石的金剛石砂輪平面磨削。通過在線測量水平和垂直磨削力,研究了金剛石砂輪平面磨削加工兩種天然石材過程中的法向力和切向力變化特征。建立了單顆磨粒承受平均切向和法向負荷與單顆磨粒最大切削厚度之間的對應關系。結合掃描電鏡觀察結果,探討了兩種花崗石的去除機理

利用自行研制的聲光調qnd:yag激光器,對青銅金剛石砂輪進行修整試驗。用光學顯微鏡觀察修整后的砂輪表面,得到砂輪形貌隨修整參數(shù)變化關系。對激光修整后的砂輪進行高速磨削試驗,得出了砂輪磨削力和試件表面粗糙度隨激光修整參數(shù)變化的關系。與碳化硅滾輪修整法進行對比試驗,結果表明,合適的激光參數(shù)修整后,青銅結合劑金剛石砂輪對氧化釔部分穩(wěn)定氧化鋯材料的磨削力小于碳化硅滾輪修整。

本文采用正交試驗法研究了砂輪線速度、橫向進給速度、磨削深度和磨削行程四種磨削參數(shù)對陶瓷結合金剛石砂輪磨削硬質合金表面粗糙度的影響,通過顯微鏡觀察了硬質合金的表面加工質量,分析了影響表面加工質量的因素,得出了優(yōu)化的工藝參數(shù)。結果表明:四種磨削參數(shù)對硬質合金表面粗糙度的影響順序為:橫向進給速度>砂輪線速度>砂輪行程>磨削深度;砂輪橫向進給速度、砂輪行程和磨削深度較大時,工件的表面粗糙度較大;當砂輪的線速度增大時,能有效降低硬質合金的表面粗糙度。

文章研究了耐熱酚醛樹脂和"2123"酚醛樹脂作為金剛石砂輪結合劑的耐磨情況。磨削試驗結果表明:耐熱酚醛樹脂粉制作的金剛石砂輪具有較好的耐磨性,所加工工件的表面質量優(yōu)良。通過熱性能、力學性能測試和磨削表面分析,找出了兩種樹脂砂輪耐磨性和磨削效率存在差異的原因,樹脂耐熱溫度的高低、韌性直接影響砂輪的耐磨性;樹脂的硬度對砂輪的磨削效率有影響。

金剛石砂輪磨削直線斜邊玻璃時,第一個金剛石砂輪的作用是大切深磨削玻璃、奠定玻璃斜邊的基礎,其后的金剛石砂輪既磨削玻璃又逐步產(chǎn)生更好的表面粗糙度。這也是第一個和第二個金剛石砂輪的粒度級差大于其它金剛石砂輪的粒度級差的原因。金剛石砂輪磨削斜邊玻璃的過程還會產(chǎn)生玻璃對玻璃的"滑擦"和"耕犁"作用。相同條件下,不同粒度的金剛石的每個磨粒的平均磨削厚度不同,從而影響玻璃的表面粗糙度。每個金剛石磨粒的平均磨削厚度受諸多因素影響,有很多變量。提高玻璃工件的移動速度和增加砂輪的進給量,可以提高每個金剛石磨粒的平均磨削厚度。

本文研究了樹脂結合劑金剛石砂輪磨削鐵氧體材料時,磨削深度、工件進給速度對磨削表面粗糙度和材料去除方式的影響規(guī)律,以此探索提高鐵氧體磨削表面質量的有效途徑。采用單因素法設計試驗方案對鐵氧體進行磨削,測量表面粗糙度數(shù)據(jù)并對其進行方差分析,對鐵氧體磨削表面形貌進行觀察。結果表明:隨著磨削深度、工件進給速度的增加,表面粗糙度值升高,同時表面塑性痕跡減少,脆性斷裂痕跡增加,且磨削深度對表面粗糙度的影響要比工件進給速度的更顯著,因此,制定磨削工藝時,考慮到粗磨為了提高效率,降低表面損傷,優(yōu)化得到磨削工藝為磨削深度5μm,工件進給速度10m/min;精磨為了獲得較低的表面粗糙度,采用磨削深度5μm、工件進給速度為5m/min,可以提高磨削表面延展性。

利用真空爐中釬焊工藝制作了釬焊金剛石砂輪,并對氧化鋁陶瓷進行高速磨削的磨損研究。實驗中,監(jiān)測了磨削過程中每道磨削的磨削力特征,觀察和統(tǒng)計了不同磨削階段的砂輪表面磨粒磨損狀態(tài)及變化情況,同時測量了磨粒的出刃高度。結果表明:在高的砂輪線速度和高的材料磨除率下,容易造成大量的磨粒斷裂和完全破碎。僅有1.23%的金剛石磨粒是經(jīng)歷"完整-磨平-微破碎-半破碎-斷裂(全破)"的失效過程,即磨粒理想的失效路徑。通過對釬焊工藝、磨粒承受的載荷以及砂輪表面磨粒濃度和排布方式等因素的分析,闡明了文中釬焊金剛石砂輪中磨粒失效的原因。

研究了復合片外圓磨削用陶瓷結合劑金剛石砂輪的制備工藝及其應用,確定了合適的工藝參數(shù)。結果表明:自制li-al-b-si-o系低溫陶瓷結合劑含量在22%~26%時,砂輪的綜合性能達到最佳;砂輪中磨料濃度越高,使用效果越好,隨砂輪中磨料濃度的增加,砂輪的性價比逐漸提高,當濃度達到210%時,砂輪的壽命達到最高;陶瓷砂輪比樹脂砂輪的壽命提高2~3倍,且單件復合片的磨削效率提高約30%;所研制的低溫陶瓷金剛石砂輪綜合性能達到國內領先水平,并具有較高的性價比。

針對深凹非球曲面器件及半球諧振子超精密磨削中使用的小直徑金屬基球頭金剛石砂輪,提出一種基于電火花修整原理的精密修整方法。從理論上分析機械誤差及修整參數(shù)對砂輪修整后面形精度的影響,基于理論分析結果研制金剛石球頭砂輪電火花修整裝置。通過正交試驗研究修整參數(shù)對砂輪面形精度的影響規(guī)律,得到最優(yōu)電火花修整參數(shù)。試驗結果表明,修整后的砂輪面形精度優(yōu)于0.8μm,磨粒突出效果良好,可以滿足半球諧振子及其他光學零件超精密磨削中砂輪修整需要。

單層釬焊金剛石砂輪在制作完成之初由于砂輪基體加工存在誤差以及磨粒粒徑大小不一等原因造成磨粒等高性不一致,這使其難以在硬脆材料的精密磨削中得到廣泛的應用。采用自制的釬焊碟輪對80/100#單層釬焊金剛石砂輪進行了修整試驗研究。在修整試驗前后跟蹤了砂輪磨粒等高性的變化,進行了sic陶瓷的磨削試驗,并觀測了工件表面質量的變化情況。試驗結果表明:采用此方法能夠實現(xiàn)單層釬焊金剛石砂輪的高效精密修整。修整試驗結束后砂輪磨粒等高性較好,磨削sic陶瓷的表面質量得到明顯改善,表面粗糙度ra值達到了0.1μm以下。

為了克服非金屬基材料的非導電性和弱導電性,提出了在表面涂抹導電介質的電火花放電修整非金屬基金剛石砂輪方法.利用電火花成型機床在空氣介質中進行電火花修整樹脂基金剛石砂輪實驗,研究了修整過程中的不同放電參數(shù)對修整效率的影響,用三維數(shù)字顯微鏡觀察電火花修整前后金剛石砂輪表面的微觀形貌,比較了放電參數(shù)作用下不同的修整效果.

提出了金剛石砂輪加工石材時的綜合影響因素分為5大類共40多種輸入因素,這些因素均會影響磨削結果。重點分析了在石材加工中影響金剛石砂輪磨損的主要因素和加工參數(shù)對切削力的影響,得出加工參數(shù)和金剛石砂輪的制作方式是影響金剛石砂輪磨損的主要原因,并通過大量的磨削試驗得到釬焊金剛石砂輪磨削花崗巖時的宏觀磨損量和微觀破損狀態(tài)。而加工參數(shù)對切削力的影響為:磨削速度vs的增加使金剛石砂輪切削力降低;進給速度vf和磨削深度ap的增大都會導致切削力增大,磨削深度對切削力的影響要比進給速度明顯。

上海砂輪廠是我國生產(chǎn)磨料磨具品種最全的專業(yè)廠,是擁有外貿經(jīng)營權的國家重點企業(yè),也是全行業(yè)首家通過iso—9001質量體系認證的廠家,她是浦東這塊熱土上的一顆閃耀的明珠。上海砂輪廠生產(chǎn)的普通磨具,加工效率高,安全系數(shù)好,適用于金屬和非金屬材料的磨削、拋光、開槽和切割。產(chǎn)品有平形、筒形、杯形等各種形狀,用于平面磨、內圓磨、外圓磨等各種磨削。磨具,按磨料、粒度、硬度、結

為了實現(xiàn)對金剛石砂輪表面形貌的非接觸精密測量,開發(fā)了基于干涉原理的金剛石砂輪表面形貌專用測量系統(tǒng),研究了該系統(tǒng)的測量原理和關鍵技術。根據(jù)垂直掃描白光干涉顯微測量原理以及被測對象的特征,提出了適用于砂輪測量的方法,研究了系統(tǒng)的自動掃描范圍、垂直方向的掃描方法、單次測量三維表面的恢復算法和磨粒的識別算法。結合自行設計的夾具搭建了砂輪測量系統(tǒng),并對多次測量拼接算法進行了實驗分析。實驗結果表明:基于區(qū)域重合大小(重合度為30%~50%)的拼接算法獲得的拼接前后重合區(qū)域的相關系數(shù)均大于0.8,拼接后重合區(qū)域的高度差均小于0.4μm。得到的結果顯示所搭建的系統(tǒng)可以恢復砂輪的形貌,其測量范圍和精度滿足砂輪磨粒評定和分析的要求。

由不同材料構成的組合零件可以充分發(fā)揮各種不同材料的性能,例如,沖模刃口鑲裝上硬質合金可以顯著改善沖模的耐磨性能。但是這種組合件的磨削往往比較困難,例如硬質合金——鋼——青銅組合件,硬質合金太硬,磨削時易破碎;而青銅較軟,磨削時易堵塞砂輪。近十年來,由于金剛石磨料的生產(chǎn)和砂輪粘結技術的發(fā)展,已有可能對上述組合件的磨削進行更系統(tǒng)和深入的試驗研究。這些試驗研究主要是用金剛石砂輪來進行的,也利用了普通的碳化硅砂輪,以便對照。

用yag脈沖激光對青銅結合劑金剛石砂輪進行修銳試驗研究,為改善激光修銳效果,提出輔助交叉吹氣的方法,實驗研究了激光功率密度和離焦量對結合劑去除效果的影響.對修銳后的砂輪表面形貌顯微觀察表明,輔助交叉吹氣方法有助于磨粒的暴露,有明顯的修銳效果.同時,對修銳砂輪的磨削力測量結果表明,修銳后法向磨削力比修銳前下降10%～15%,切向下降5%～7%,比單獨同軸吹氣下降3%～5%,提高了砂輪的磨削性能.該結果為金屬結合劑超硬磨料砂輪的激光修銳應用提供了理論與試驗依據(jù).

對使用青銅基金剛石砂輪片切削光學玻璃時,出現(xiàn)的截面質量逐漸下降甚至最終出現(xiàn)大量邊緣破損的現(xiàn)象進行了分析,揭示了青銅基砂輪隨著使用時間的增加,因無法"自銳"而"堵塞"、進而變得鈍化是此種現(xiàn)象的根本原因。在此基礎上,結合實踐經(jīng)驗和相關試驗,提出了相應的解決方法,并對這一方法的機理展開研究。