陶瓷结合剂金刚石砂轮修整的研究(Ⅲ)——杯形砂轮修整器的修整机理

在前两篇文章中,笔者提出了一种以杯形砂轮为工具的金刚石砂轮修整方法。本文探讨了以该方法修整陶瓷结合剂金刚石砂轮的机理。主要结论如下:(1)杯形砂轮的修整作用主要取决于从GC砂轮上脱落下来的磨粒对金刚石磨粒和结合剂桥的冲击。(2)杯形砂轮越软,其上脱落下来的磨粒越大,修整效率越高,但金刚石砂轮表面越粗糙。(3)用烧结体多点金刚石笔修整时,从最外表面开始,金刚石砂轮表层磨粒依次被金刚石笔削去。(4)作为添加材料加入到陶瓷结合剂金刚石砂轮中的碳化硅磨粒,其顶端在磨削初期即被磨平。(5)磨削难磨材料时,最好使用无添加材料的陶瓷结合剂金刚石砂轮。     

金属结合剂金刚石砂轮的修整研究(Ⅲ)——修整后结合剂形态对磨粒把持情况及砂轮磨削性能的影响

用杯形砂轮修整器整形和修锐结合剂密实型金刚石砂轮时,笔者发现在磨粒后方存在一部分结合剂残留物,并把它称之为结合剂三角洲。本文首先描述结合剂三角洲形成机理及其特性,然后讨论它对砂轮摩削性能的影响。主要结论如下:(1)结合剂三角洲形成在杯形砂轮和金刚石砂轮速度矢量差之方向(修整方向),当修整方向同磨削方向不一致时,它在磨削过程中可能和工件发生接触。(2)用杯形砂轮的两边交替进行修整,不仅可以保证结合剂三角洲的方向同磨削方向一致,并且还可以通过调整金刚石砂轮同杯形砂轮的速度比来控制结合剂三角洲的后背角φ。(3)结合剂三角洲越大,对金刚石磨粒的把持力也越大,使得修整后磨粒突出高度增大。(4)结合剂三角洲纵截面积增大会降低砂轮最外表层上的切削刃密度并使磨削力增加率减小。     

GC杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮实验研究

本文对GC杯形砂轮修整树脂结合剂碟形金刚石砂轮进行了实验研究，实践了一种新的端面修整方式。实验从磨削几何学的角度研究了杯形砂轮端面修整金刚石砂轮端面的影响，分析了端面磨削时接触弧长的特点；对不同主轴转速、砂轮参数、进给速度几方面做了对比试验，结果表明：GC杯形砂轮对超硬磨料砂轮有良好的修整作用，并以脱落的GC磨粒对结合剂桥的冲击与研磨为主要方式；修整效率决定于GC粒度、主轴转速，在粗粒度、中等转速下修整效率最高，进给速度对修整效率影响不大；在磨削过程中，应根据其他参数的变化调节GC砂轮与金刚石砂轮的中心偏移量H，偏移量小，修整效率高。     

陶瓷结合剂金刚石砂轮的修整研究(Ⅱ)——杯形砂轮修整器的修整性能

本文详细讨论了杯形砂轮修整器修整陶瓷结合剂金刚石砂轮时的性能。主要结果如下:(1)修整器以横向进给方式修整时,金刚石砂轮断面形状为一斜线。使用其它修整器时,只要以横向进给方式进行修整,所得断面形状亦为一斜线。(2)修整器以切入送进方式修整时,只要把修整器旋转轴线调整到垂直于工作台面,则金刚石砂轮断面形状为一水平直线。若把旋转轴线调整到同工作台面成非90°夹角,则断面形状为一圆弧线或者斜线。(3)以切入送进方式修整时,金刚石砂轮速度越低或工作台速度越高,修整比越高。杯形砂轮旋转速度对修整比没有明显影响。(4)金刚石砂轮速度过快容易使砂轮表面磨粒钝化。     

金属结合剂金刚石砂轮的修整研究(Ⅰ)——用立体照片对测量磨粒的突出高度及磨粒突出高度对磨削性能的影响

金属结合剂金刚石砂轮的磨粒突出高度极大地影响砂轮的磨削性能。磨粒突出高度大小容易导致砂轮堵塞从而使磨削力增大;磨粒突出高度太大则容易导致磨粒脱落从而使砂轮磨损加快。然而,迄今为止,精确测量磨粒突出高度的方法尚未见诸报道。本文提出了一种用立体照片对测量磨粒突出高度的方法,即所谓“3D法”,并对磨削Si_3N_4时,磨粒突出高度对砂轮磨削性能的影响进行了实验研究。砂轮的修整用杯形砂轮修整器完成。主要结论如下:(1)砂轮表面修整后,磨粒突出于金属结合剂基面,并且在磨粒后方存在一三角洲状结合剂残留物。磨粒突出高度分布近似为正态分布。(2)磨削力随磨削次数单调增加。(3)通过研究磨削力、工件表面粗糙度及砂轮磨损同磨粒突出高度的关系,对最佳磨粒突出高度进行了一些讨论。     

D杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮试验研究

本文采用了D杯形砂轮与碟形砂轮对磨法来修整大直径树脂结合剂碟形金刚石砂轮。在分析研究杯形砂轮修整碟形砂轮的修整原理及修整方式的基础上，用自行研制的专用修整装置，从主轴转速、修整深度、修整工具结合剂类型等方面进行了对比工艺试验研究，总结了杯形砂轮修整碟形砂轮的不同工艺参数与修整效率、修整质量之间的工艺规律。试验结果表明，在本试验条件下主轴转速500r／min，修整深度0．02mm的修整效率较好；细粒度、中等浓度的青铜结合剂杯形金刚石砂轮与粗粒度、高浓度的杯形砂轮修整碟形砂轮相比，后者具有较好的修形效果和修整效率；D杯形砂轮与GC杯形砂轮交替配合使用可以大大提高碟形金刚石砂轮的修形效率和修锐效果。     

树脂结合剂CBN砂轮的低压接触放电修整

将接触放电修整应用于CBN#170导电性树脂结合剂砂轮，通过实验探讨了空载电压和电源脉冲对放电特性和砂轮工作面生成机理的影响。结果表明，在电极周围配置陶瓷结合剂GC杯形砂轮可防止电极和结合剂的短路，获得良好的放电状态；采用火花放电区即20V以下的空载电压可防止镍层的熔化，抑制磨料的异常脱落；砂轮工作面上残存的磨粒数由于空载电压脉冲有所减少，但修正效率得到提高。另外确认，与采用陶瓷结合剂GC杯形砂轮机械修整相比，ECD修整在维持高修正能力的同时，具有使众多磨粒凸出的能力；从SKD11材料的磨削性能来看，砂轮径向损耗量小，加工面粗糙度良好。     

陶瓷结合剂金刚石砂轮的修整研究(Ⅰ)——各种修整方法的修整效果比较

金刚石砂轮欲获得满意的磨削效果必须进行适当的修整。目前一些常用的金刚石砂轮修整方法中,单点式金刚石修整笔和聚晶金刚石修整笔有较高的修整效率,但所修金刚石砂轮的磨削性能难以令人满意,SEM观察表明,此时砂轮表面的磨粒顶端大都被修平。制动式修整器所修金刚石砂轮的磨削性能好,但砂轮的不圆度仍有2～3μm,为了改进修整效果,本文提出了一种使用GC杯形砂轮的修整方法和装置。实验证明,此方法在修整效果和效率方面效果良好。     

金属结合剂#600金刚石砂轮的接触放电修锐实验研究

针对微细金刚石磨粒很难从金属结合剂砂轮的胎体中出刃的问题，开发出一种新修锐方法一接触放电修锐、它采用一种旋转复合电极修整轮与砂轮接触磨削，在金属结合剂胎体与电极间产生微小的脉冲放电，逐渐去除砂轮的金属结合剂，使微细金刚石在砂轮工作表面出刃，达到精密修锐的目的。通过对金属结合剂#600金刚石砂轮进行修锐实验，研究其有效性、修锐条件和实际应用。实验表明，该修锐方法不仅不损伤微细金刚石磨粒出刃刃角，而且还可以消除磨粒周围的结合剂尾状物，产生较好的容屑空间。磨削光学玻璃(BK10)的试验结果显示它比机械修锐能够更好地提高磨削表面质量，Ra达到0．12μm。     

细粒度金刚石砂轮椭圆超声振动修整试验研究

针对硬脆材料精密加工中细粒度金属结合剂金刚石砂轮修整精度低、修整速度慢、成本高的难题,开发了基于局部共振设计方法的新型单驱动椭圆振动超声修整装置,设计了专用试验砂轮.修整试验结果表明:与普通机械修整方式比较,椭圆超声振动修整后的砂轮表面磨粒分布均匀、静态磨粒数增加;磨粒表面平滑完整,多个棱边有完整锋利的磨刃;同时,结合剂三角洲面积减小,磨粒突出高度增大,延性修整痕迹明显.随着修整切深增加,单位面积上砂轮突出磨粒数减少,砂轮的承载率下降,磨粒锋利性降低;随着修整导程增加,各截层的磨粒数逐步减少,但是承载率增加,磨粒变得锋利;砂轮转速增加,椭圆超声振动修整的效果减弱,砂轮磨粒锋利性降低,而超声功率增大有利于改善修整效果.选择合理参数,采用椭圆振动超声复合修整技术,可以实现细粒度金刚石砂轮的低成本快速修整.     

金刚石微粉烧结棒和D、GC杯型砂轮修整碟型金刚石砂轮对比研究

通过对D，GC杯型砂轮和金刚石微粉烧结棒修整大直径树脂结合剂碟型金刚石砂轮的对比实验，以反映砂轮平面度的周向跳动变化率和径向跳动变化率作为修整效率的评价依据，以被修砂轮加工出硬质合金插齿刀的齿形误差作为修整质量的评价依据，从修整原理及修整模型上分析了影响修整效率和修整质量的主要因素，分析结果表明：被修砂轮金刚石颗粒微切削频率以及修整力方向对修整效率有很大的影响；修整质量与作用在被修砂轮上的修整运动有关，磨削，单用GC杯型砂轮法修整后的碟形金刚石砂轮适合于粗磨和半精磨；D，GC杯型砂轮组合修整法既具有高的修整效率也具有高的修整质量，是一种可广泛应用的修整方法。     

金刚石砂轮V形尖端的数控对磨微细修整技术

针对金刚石砂轮V形尖端的微细修整困难的问题,开发出一种对磨成型的V形尖端修整技术。在数控修整中,砂轮作V形的直线插补运动与修整工具对磨,逐渐被修整成V形尖端。本实验中修整工具分别是#600和#180绿碳化硅(GC)油石,砂轮分别为SD 400和SD 600金刚石砂轮。实验结果表明,较细粒度的修整工具不仅可以将砂轮V形尖端修整出更小的圆弧半径,而且也能够将微小磨粒修锐得更锋利,从而使加工的单晶硅微沟槽形状更加整齐。此外,采用修整后的圆弧半径小于20μm的SD 600金刚石砂轮V形尖端可以实现光纤石英微阵列沟槽的微细加工,也可以在SiC陶瓷和WC合金基板上加工出微锥塔阵列空间的功能表面。因此,数控对磨在位修整的工艺可以用于金刚石砂轮V形尖端的微细修整,实现硬脆性基板的微细磨削加工。     

钎焊金刚石砂轮修整实验研究

单层钎焊金刚石砂轮的圆度轮廓精度由于受磨料粒径和钎焊结合剂层高度不均匀等因素的影响而使其难以在工程陶瓷等硬脆材料精密磨削中应用.然而单层钎焊金刚石砂轮的修整是直接对金刚石磨粒进行微量的磨损,修整难度大、效率低,因此,探讨快捷且精密的整形方法就成了解决其应用问题的关键技术之一.在本文研究中,分别采用铁基金刚石烧结磨块、钎焊细粒度金刚石板和氧化铝磨块三种整形工具对钎焊金刚石砂轮进行了磨削法整形实验研究,实验结果表明利用氧化铝磨块进行磨削修整效率极低;钎焊金刚石板磨削修整虽然效率高,但是对砂轮表面金刚石磨粒造成大量破碎磨损;铁基金刚石烧结磨块在整形过程中可稳定地以磨平方式磨损砂轮表面金刚石磨粒,经精密整形后的砂轮圆度轮廓精度较高,用其磨削工程陶瓷时工件表面的犁沟和裂纹明显减少.     

电镀金刚石砂轮

发明简介 本发明为用电化学法即电镀法制作金刚石砂轮，包括金刚石修整砂轮，磨削或切削用金刚石砂轮。砂轮制作过程如下：砂轮工作层含有金刚石磨料和填料，金刚石磨料和填料被金属结合剂粘结在基体上，金属结合剂的厚度低于金刚石磨粒高度的1／2；用机械法去掉填料；再次用金属结合剂把金刚石磨粒粘结，粘结厚度如要求所示。发明中所用填料尺寸是金刚石磨粒尺寸的1．5～5.0倍。本发明简化了电镀金刚石砂轮的制作过程，并且使金刚石浓度可以调节。     

金属结合剂金刚石砂轮表面微槽的激光修整技术

针对金属结合剂金刚石砂轮表面微槽修整困难的问题,采用红外纳秒激光器开展修整试验,探究激光功率、脉冲重复频率、激光烧蚀时间等因素对其材料去除的影响规律,并对U型和V型2种砂轮微槽提出梯度步进激光修整工艺。结果表明:修整后的砂轮微槽实际轮廓与设计轮廓对比,其顶部和底部实际宽度相对误差的绝对值最大为4.4%,实际深度相对误差的绝对值最大为9.6%。用修整后的砂轮V型微槽对直径为4英寸(10.16 cm)的蓝宝石晶圆边缘进行倒角,晶圆锐利的边缘被修整成规则形状,边缘轮廓对称度良好,且与激光修整后砂轮表面的微槽轮廓一致,验证了金属结合剂金刚石砂轮表面微槽激光成型修整的可行性。      

金属结合剂金刚石多孔砂轮磨削温度的实验研究

制备了不同孔隙率的金属结合剂细粒度和微粉金刚石多孔砂轮并进行了不同材质石材的磨削性能实验.采用热电偶测温法,研究了不同孔隙率、不同磨粒粒度的金属结合剂金刚石多孔砂轮对两种不同工件材料的磨削温度特性.实验结果表明,不同孔隙率、不同磨粒粒度的金属结合剂金刚石砂轮的磨削温度均随着转速及切深的增加而增加;细粒度的金属结合剂金刚石砂轮随着孔隙率的增大,磨削温度降低;而微粉金属结合剂金刚石砂轮则表现出和细粒度金属结合剂金刚石砂轮不同的特性,即孔隙率达到一定值时,随着孑L隙率继续增大,磨削温度反而升高;同一孔隙率金属结合剂金刚石砂轮,细粒度金刚石砂轮的磨削温度要低于微粉金刚石砂轮的磨削温度.     

金属结合剂金刚石微粉砂轮电火花整形精度研究

本文利用研制的金刚石微粉砂轮电火花修整的实验装置,研究了在磨床上,青铜结合剂金刚石微粉砂轮电火花整形精度,分析了金刚石微粉砂轮电火花整形精度特征和关键影响因素。     

W-Mo-Cr合金对金刚石砂轮磨块的摩擦化学修整

为解决粗磨粒金刚石砂轮磨块的修整问题,使用W-Mo-Cr合金材料作为修整工具对磨粒粒度尺寸为297~420μm的金刚石砂轮磨块进行修整,修整前后分别测量砂轮表面磨粒的等高性和磨粒的微观形貌,并且分别用修整前后的砂轮磨块进行WC硬质合金的磨削试验。结果表明:W-Mo-Cr合金材料对金刚石砂轮修整效率高,修整后砂轮表面磨粒的等高性提升了60%左右。利用修整后的金刚石砂轮磨削WC硬质合金,工件表面质量得到很大的改善,表面粗糙度达到R_a0.149μm。      

磨PCD刀具陶瓷结合剂金刚石砂轮的研究

本文研究制备Na2O-B203-Si02-Al203多元系基玻璃料,并配制成低温陶瓷结合剂,研究发现:耐火度为685℃,流动性为110%～130%,线膨胀系数为5.35×10-6℃-1的低温陶瓷结合剂具有优异的性能.制备的陶瓷结合剂金刚石砂轮在725℃烧成后,磨具的抗弯强度和洛氏硬度达到最佳值,分别58.61 MPa和77.9.用其磨削PCD刀片时锋利性好,磨削中间不需修整,砂轮耐用度高.运用扫描电子显微镜(SEM)分析了陶瓷结合剂金刚石磨具的断面形貌、磨削后磨削面形貌,表明结合剂对磨粒黏结牢固,断面组织均匀.     

砂轮的金刚石滚轮仿形修整

文中以曲轴为典型零件介绍了砂轮的金刚石滚轮仿形修整,着重分析了水平轴金刚石滚轮修整砂轮的原理和参数选择。据以设计的仿形修整器已在曲轴主轴颈磨床上应用。