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(duì)兩種硬質(zhì)合金進(jìn)行磨削實(shí)驗(yàn),通過測(cè)量磨削過程中的磨削水平力和垂直力,對(duì)砂輪所受的單位寬度法向力、切向力和力比進(jìn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。理論分析了磨削深度、進(jìn)給速度對(duì)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(cè)量和分析高頻感應(yīng)釬焊金剛石砂輪磨削大理石過程中的磨削力,對(duì)砂輪所受的法向力和切向力進(jìn)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(jìn)給速度和砂輪線速度對(duì)磨削力的影響。

金剛石砂輪在工作時(shí),第一需求是鋒利,在此基礎(chǔ)上才有工作壽命等進(jìn)一步需求。而影響砂輪鋒利度的原因非常復(fù)雜,包括了金剛石的品質(zhì),類型,濃度,配方設(shè)計(jì)等等,此外,與酚醛樹脂的選型,固化工藝等也有很大的關(guān)系。我們通過對(duì)酚醛樹脂固化機(jī)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(cè)量在線檢測(cè)閉環(huán)控制燒蝕系統(tǒng),以聲光調(diào)qyag脈沖激光徑向輻照方式進(jìn)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(jìn)設(shè)計(jì)一套比較完善的接收光路系統(tǒng),對(duì)此激光燒蝕系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定。依照標(biāo)定結(jié)果調(diào)整電路,選取合理的激光和工藝參數(shù)進(jìn)行砂輪修整試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)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(chǔ)上研究了激光-機(jī)械復(fù)合精密修整技術(shù),即青銅金剛石砂輪通過激光修整后,再輔以機(jī)械法整形。該方法使修整精度進(jìn)一步得到提高,同時(shí)使砂輪表面地形地貌得到了改善。

針對(duì)金剛石砂輪修銳后磨粒微觀出刃形貌很難評(píng)價(jià)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(duì)金剛石砂輪結(jié)塊進(jìn)行修銳,檢測(cè)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(duì)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(jié)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(zhǎng)寬比更能體現(xiàn)出磨粒出刃的完整性.此外,采用低進(jìn)給深度和高工件進(jìn)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(jìn)給深度和較粗的砂輪粒度都會(huì)使磨粒出刃角增大;進(jìn)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(píng)價(jià)參數(shù).

研究了花崗石的金剛石砂輪平面磨削。通過在線測(cè)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(fù)荷與單顆磨粒最大切削厚度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。結(jié)合掃描電鏡觀察結(jié)果,探討了兩種花崗石的去除機(jī)理

利用自行研制的聲光調(diào)qnd:yag激光器,對(duì)青銅金剛石砂輪進(jìn)行修整試驗(yàn)。用光學(xué)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(guān)系。對(duì)激光修整后的砂輪進(jìn)行高速磨削試驗(yàn),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(guān)系。與碳化硅滾輪修整法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果表明,合適的激光參數(shù)修整后,青銅結(jié)合劑金剛石砂輪對(duì)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(yàn)法研究了砂輪線速度、橫向進(jìn)給速度、磨削深度和磨削行程四種磨削參數(shù)對(duì)陶瓷結(jié)合金剛石砂輪磨削硬質(zhì)合金表面粗糙度的影響,通過顯微鏡觀察了硬質(zhì)合金的表面加工質(zhì)量,分析了影響表面加工質(zhì)量的因素,得出了優(yōu)化的工藝參數(shù)。結(jié)果表明:四種磨削參數(shù)對(duì)硬質(zhì)合金表面粗糙度的影響順序?yàn)?橫向進(jìn)給速度>砂輪線速度>砂輪行程>磨削深度;砂輪橫向進(jìn)給速度、砂輪行程和磨削深度較大時(shí),工件的表面粗糙度較大;當(dāng)砂輪的線速度增大時(shí),能有效降低硬質(zhì)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(jié)合劑的耐磨情況。磨削試驗(yàn)結(jié)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(zhì)量?jī)?yōu)良。通過熱性能、力學(xué)性能測(cè)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(duì)砂輪的磨削效率有影響。

金剛石砂輪磨削直線斜邊玻璃時(shí),第一個(gè)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(chǔ),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(gè)和第二個(gè)金剛石砂輪的粒度級(jí)差大于其它金剛石砂輪的粒度級(jí)差的原因。金剛石砂輪磨削斜邊玻璃的過程還會(huì)產(chǎn)生玻璃對(duì)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(gè)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(gè)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(dòng)速度和增加砂輪的進(jìn)給量,可以提高每個(gè)金剛石磨粒的平均磨削厚度。

本文研究了樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪磨削鐵氧體材料時(shí),磨削深度、工件進(jìn)給速度對(duì)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(zhì)量的有效途徑。采用單因素法設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案對(duì)鐵氧體進(jìn)行磨削,測(cè)量表面粗糙度數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行方差分析,對(duì)鐵氧體磨削表面形貌進(jìn)行觀察。結(jié)果表明:隨著磨削深度、工件進(jìn)給速度的增加,表面粗糙度值升高,同時(shí)表面塑性痕跡減少,脆性斷裂痕跡增加,且磨削深度對(duì)表面粗糙度的影響要比工件進(jìn)給速度的更顯著,因此,制定磨削工藝時(shí),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(jìn)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(jìn)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(duì)氧化鋁陶瓷進(jìn)行高速磨削的磨損研究。實(shí)驗(yàn)中,監(jiān)測(cè)了磨削過程中每道磨削的磨削力特征,觀察和統(tǒng)計(jì)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(shí)測(cè)量了磨粒的出刃高度。結(jié)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(duì)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(fù)合片外圓磨削用陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的制備工藝及其應(yīng)用,確定了合適的工藝參數(shù)。結(jié)果表明:自制li-al-b-si-o系低溫陶瓷結(jié)合劑含量在22%~26%時(shí),砂輪的綜合性能達(dá)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(jià)比逐漸提高,當(dāng)濃度達(dá)到210%時(shí),砂輪的壽命達(dá)到最高;陶瓷砂輪比樹脂砂輪的壽命提高2~3倍,且單件復(fù)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(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平,并具有較高的性價(jià)比。

針對(duì)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(jī)械誤差及修整參數(shù)對(duì)砂輪修整后面形精度的影響,基于理論分析結(jié)果研制金剛石球頭砂輪電火花修整裝置。通過正交試驗(yàn)研究修整參數(shù)對(duì)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(yàn)結(jié)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(xué)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(yīng)用。采用自制的釬焊碟輪對(duì)80/100#單層釬焊金剛石砂輪進(jìn)行了修整試驗(yàn)研究。在修整試驗(yàn)前后跟蹤了砂輪磨粒等高性的變化,進(jìn)行了sic陶瓷的磨削試驗(yàn),并觀測(cè)了工件表面質(zhì)量的變化情況。試驗(yàn)結(jié)果表明:采用此方法能夠?qū)崿F(xiàn)單層釬焊金剛石砂輪的高效精密修整。修整試驗(yàn)結(jié)束后砂輪磨粒等高性較好,磨削sic陶瓷的表面質(zhì)量得到明顯改善,表面粗糙度ra值達(dá)到了0.1μm以下。

為了克服非金屬基材料的非導(dǎo)電性和弱導(dǎo)電性,提出了在表面涂抹導(dǎo)電介質(zhì)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(jī)床在空氣介質(zhì)中進(jìn)行電火花修整樹脂基金剛石砂輪實(shí)驗(yàn),研究了修整過程中的不同放電參數(shù)對(duì)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(shí)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(huì)影響磨削結(jié)果。重點(diǎn)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(duì)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(yàn)得到釬焊金剛石砂輪磨削花崗巖時(shí)的宏觀磨損量和微觀破損狀態(tài)。而加工參數(shù)對(duì)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(jìn)給速度vf和磨削深度ap的增大都會(huì)導(dǎo)致切削力增大,磨削深度對(duì)切削力的影響要比進(jìn)給速度明顯。

這個(gè)試驗(yàn)結(jié)果是2005年一些前輩們測(cè)試的，在這借用一下讓更多的用戶了解陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪在加工pcd刀具的性能。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪剛進(jìn)入研發(fā)階段，面臨著相當(dāng)多的技術(shù)難關(guān)，因此當(dāng)時(shí)陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪還沒有進(jìn)入批量生產(chǎn)的階段，規(guī)格和型號(hào)都比較單調(diào)。

近幾年來,隨著高速磨削和超精密磨削技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)金剛石砂輪提出了更高的要求,陶瓷以及樹脂結(jié)合劑的砂輪已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要。而金屬結(jié)合劑砂輪因其具有把持力強(qiáng),結(jié)合強(qiáng)度高、耐磨性好、成型性能好、壽命長(zhǎng)、能承受較大的磨削壓力等特點(diǎn),在工程陶瓷、光學(xué)玻璃、硬質(zhì)合金等難加工材料的磨削加工中得到了廣泛應(yīng)用。本文對(duì)金屬結(jié)合劑金剛石砂輪應(yīng)用特點(diǎn)及修整方法進(jìn)行了研究和探索。

采用自制的釬焊金剛石砂輪對(duì)氧化鋁陶瓷進(jìn)行高速磨削試驗(yàn)研究,重點(diǎn)探討不同磨削參數(shù)對(duì)磨削比能的影響。結(jié)果表明:磨削比能隨砂輪線速度的增大而增大,而隨磨削深度、工件速度和材料去除率的增大而減小;磨削比能與單顆磨粒最大切削厚度有直接的關(guān)系;在磨削過程中,大部分磨削能量消耗于金剛石磨粒對(duì)陶瓷工件的滑擦與塑性耕犁。

金剛石砂輪片制造技術(shù)

上海砂輪廠是我國(guó)生產(chǎn)磨料磨具品種最全的專業(yè)廠,是擁有外貿(mào)經(jīng)營(yíng)權(quán)的國(guó)家重點(diǎn)企業(yè),也是全行業(yè)首家通過iso—9001質(zhì)量體系認(rèn)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(nèi)圓磨、外圓磨等各種磨削。磨具,按磨料、粒度、硬度、結(jié)