金刚石磨头电火花车削修整技术研究

工具的精确设计和修整是电解加工的研究难点之一。由于特殊的制造工艺,铜基烧结金刚石磨头存在较大的圆跳动误差。为减小圆跳动误差,需对金刚石磨头进行修整。为此,提出了一种新的修整方法——电火花车削修整技术。利用该技术,可将金刚石磨头的圆跳动误差修整到0.003 mm。利用已修整的金刚石磨头和未修整的金刚石磨头分别对304不锈钢进行电解磨削,通过宏观和微观对比发现,采用电火花车削修整的磨头磨削精度高,加工误差小,且加工表面均匀,表面粗糙度值低、质量好。     

高效加工硬质合金沉孔用新型金刚石工具与工艺研究

介绍了一种加工硬质合金沉孔用新型金刚石工具与加工工艺。采用电镀和烧结金刚石磨头在数控铣床上,以螺旋进刀的加工方式,在不同进刀量和进给速度条件下,研究加工效率和磨头寿命的关系;研究不同尺寸、槽型的电镀和烧结金刚石磨头对不同材质的硬质合金沉孔的加工效率和沉孔精度等的影响;并采用扫描电镜（SEM）和光学显微镜分析金刚石磨头的显微组织。结果表明:与电镀金刚石磨头相比,烧结金刚石磨头具有更好的使用寿命和加工效率,将传统硬质合金沉孔（φ13 mm×5 mm）每孔的加工时间由2 h缩短为10~15 min,且每只磨头的打孔寿命约为33~42个。该研究有望进一步增大硬质合金等硬脆带孔材料的应用范围。      

钎焊金刚石工具磨削CFRP的试验研究

为改善碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的磨边质量及提高刀具的使用寿命,本研究基于"以磨代切"的思想,制备了钎焊金刚石磨头并对CFRP进行了磨边试验。为了评价CFRP磨边的加工质量,定义了CFRP磨边质量的评价参数——毛边因子,分析了主轴转速以及金刚石粒度对CFRP磨边质量的影响。试验结果表明:在相同的磨削深度、工件进给速度下,主轴转速的增加有助于提高CFRP磨边质量;金刚石粒径越小加工质量越好,细颗粒磨头的加工表面粗糙度更低。     

微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷的磨削力和表面粗糙度特征

在不同磨削深度、砂轮转速和进给速度组合下,研究微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷过程的磨削力及工件的表面粗糙度的变化规律,并筛选出低磨削力和低工件表面粗糙度的加工工艺参数。试验结果表明:在微粉金刚石钎焊砂轮的磨削过程中,氧化铝陶瓷主要通过脆性断裂的方式去除;随着磨削深度、进给速度的增加,砂轮在进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都上升;随着砂轮转速的增加,进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都下降。试验获得的低磨削力和低工件表面粗糙度精密加工工艺参数分别为:磨削深度为1.0 μm,进给速度为12 mm/min,砂轮转速为24 000 r/min和磨削深度为1.0 μm,进给速度为1 mm/min,砂轮转速为20 000 r/min。低磨削力磨削时,微粉金刚石钎焊砂轮受到的X方向和Z方向的磨削力分别为0.15 N和0.72 N;精密加工后的氧化铝陶瓷的表面粗糙度值可达0.438 μm。      

基于钎焊涂覆的树脂结合剂金刚石砂轮及性能研究

利用钎焊方法对单晶RVD和多晶PDGF1 2种金刚石磨料表面进行涂覆,制备涂覆前后4种磨料的树脂结合剂金刚石砂轮。研究钎焊过程对金刚石磨粒表面形貌和力学性能的影响,并测试不同砂轮加工硬质合金时的磨削性能。结果表明:钎焊涂覆方法可以在金刚石磨料表面有效包覆一层钎料合金涂层,涂层与金刚石磨粒间形成TiC界面结合。与涂覆前磨粒相比,涂覆后RVD磨粒的冲击韧性(TI)值减小了6%,PDGF1磨粒的TI值增大了42%。用钎焊涂覆PDGF1磨料制作的树脂结合剂金刚石砂轮拥有更低的磨削力和更高的磨削比, 但用钎焊涂覆RVD磨料制作的树脂结合剂金刚石砂轮的结果则相反。在相同加工参数下,4种砂轮磨削硬质合金的表面形貌相似,其表面粗糙度在0.50～0.68 μm。      

高频感应钎焊金刚石磨头的优化

在氩气保护下,将高频感应加热旋转的预黏结金刚石-钎料,制作成钎焊金刚石磨头。结果显示,钎焊金刚石磨头的金刚石-钎料间和钎料-基体间具有良好的冶金结合。用高频感应钎焊金刚石磨头钻削家用瓷砖时,在匀速旋转条件下制成的金刚石磨头性能优于静止不动条件下制成的金刚石磨头。     

加工电熔锆刚玉砖用电镀金刚石磨轮的研制和应用

电熔锆刚玉砖是玻璃熔窑最重要的耐火材料,该砖结构致密、热稳定性高、耐磨性好、抗蚀能力强,只有超硬磨料才能对锆刚玉砖表面进行有效磨削。本文通过复合电镀方法研制和生产金刚石磨轮,并给出了复合电镀金刚石磨轮的工艺流程。在研制过程中,对金刚石磨轮的基体和胎体进行了优化设计,分析了金刚石质量、金刚石浓度、金刚石粒度对磨削过程的影响,采用两种品级、四种粒度的金刚石按一定比例混合使用,扩大了磨轮的适用范围,提高了磨轮的自锐性,研制的电镀金刚石磨轮用于磨削锆刚玉砖耐火材料,其平均使用寿命达到168．36m^2,与热压焊接金刚石磨轮比较,平均寿命和磨削效率分别提高16．5％和20％。使用结果表明：电镀金刚石磨轮是最适合磨削加工电熔锆刚玉砖的金刚石工具,加工后的锆刚玉砖具有精确的几何形状和高光洁度的表面,同时,选择合适的金刚石磨轮和合理的磨削参数,对电镀金刚石磨轮的使用寿命和磨削效率以及锆刚玉砖的加工质量有重要影响。     

碳纤维复合材料铣削与磨削加工对比研究

使用单层钎焊金刚石磨头和金刚石涂层玉米铣刀对T800碳纤维增强环氧树脂复合材料层压板进行切边加工,研究铣削加工和磨削加工工艺对碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)表面质量的影响。通过对加工表面微观形貌的观察和表面粗糙度的测量对比,讨论2种加工方式下表面质量差异和缺陷形成的原因。结果表明:磨削加工的表面质量优于铣削加工的表面质量,铣削加工后CFRP表面会出现凹坑和树脂涂覆等缺陷,但磨削加工的表面纤维断口清晰可见,无明显缺陷。铣削工艺下的凹坑是纤维集束断裂而形成的,树脂涂覆是由刀具后刀面与工件材料的频繁挤压、摩擦而形成。在表面质量和加工缺陷要求严格的条件下,应优先选用磨削加工工艺。      

不同CBN砂轮高速加工PTMCs的磨削性能对比

为分析CBN砂轮高速磨削颗粒增强钛基复合材料(particulate reinforced titanium matrix composites,PTMCs)的磨削性能,采用3种CBN砂轮开展PTMCs的高速磨削试验,对比研究其磨削力、温度、表面粗糙度及表面形貌。结果表明:相对陶瓷砂轮,钎焊砂轮的法向磨削力减小16.2%～40.4%、切向力减小25.2%～44.4%,磨削温度降低了26.0%～74.3%;相对电镀砂轮,钎焊砂轮的法向磨削力减小7.1%～31.1%、切向力减小23.3%～31.1%,磨削温度降低了14.5%～58.9%;钎焊砂轮在加工中表现出了最低的磨削力和温度,获得了最低的表面粗糙度和最好的表面质量,表面粗糙度可以达到0.60～0.77 μm。因此,在高速磨削PTMCs时,钎焊砂轮更具优势。      

金刚石工具加工SiO2f/SiO2复合材料的可行性研究

针对石英纤维增强陶瓷基复合材料(SiO_2f/SiO₂)制造的薄壁壳体零件加工过程中存在加工效率低、切削力较大易导致零件破裂和加工表面粗糙度不易达到要求等问题,为寻求零件可行的加工刀具和工艺参数,在阐述微刃切削原理基础上,用其研制的整体多刃PCD刀具和电镀金刚石磨头,开展金刚石工具加工SiO_2f/SiO₂复合材料的可行性研究。结果表明：采用基于微刃切削原理设计的整体多刃PCD刀具加工SiO_2f/SiO₂,因刀具锋利和多刃特点可以实现较大的切深并获得较大的切削效率,但是切削力相对较大;相比于整体多刃PCD刀具,电镀金刚石磨头加工SiO_2f/SiO₂时切削力较小,加工后工件表面质量较好,且其表面粗糙度较低;     

微粉金刚石表面镀钛对钎焊磨具性能的影响

在微粉金刚石磨具的制备过程中,金刚石热损伤和磨粒与结合剂间界面特性是影响磨具性能的主要因素。利用电铸与钎焊相结合的工艺把表面镀钛和未镀钛两种微粉金刚石磨料制备成磨具,并将其用于氧化铝陶瓷的磨削试验。通过对钎焊后金刚石磨粒与钎料的界面分析,磨削力、磨粒脱落率以及工件表面粗糙度的比较,探讨磨粒表面镀钛对钎焊微粉金刚石磨具性能的影响。结果表明,镀钛微粉金刚石表面镀层在钎焊过程中对微粉金刚石起到包裹隔离的作用,可以降低微粉金刚石的热损伤和石墨化;在利用两种钎焊微粉金刚石磨具磨削氧化铝陶瓷时,镀钛微粉金刚石磨具的磨削力较小,磨料的脱落率也较少,且工件表面粗糙度值更低。综合比较,磨粒表面镀钛后,可以减弱微粉金刚石的热损伤,提高磨具的磨削性能。     

Brazed Diamond Micropowder Bur Fabricated by Supersonic Frequency Induction Heating for Precision Machining

The common brazed diamond micropowder bur fabricated in a vacuum furnace produces an even brazing alloy surface. The small brazed diamond grits show low outcropping from the brazing alloy surface, and the chip space between them is small. The bur shows a low grinding efficiency and poor heat dissipation. In this study, a brazed diamond micropowder bur was fabricated by supersonic frequency induction heating. The method afforded a fluctuant surface on the brazing alloy. The brazed diamond grits with an outcropping height distributed uniformly on the fluctuant surface. The fluctuant surface showed a certain chip space. These characteristics of the tool increased the grinding efficiency and decreased the temperature of the grinding arc area. The roughness R _a of the ceramic tile surface trimmed by the tool cylinder was between 0.09 and 0.12 μm. In the first 90 min, the decrease in the weight of the ceramic tile ground by the tool cylinder was higher than that ground by the tool fabricated in a vacuum furnace. When the ceramic tile was cylindrically ground, the temperature of the grinding arc area measured using a thermocouple remained below 70 °C.     

钎焊金刚石砂轮磨削硬质合金温度的试验研究

根据半人工热电偶测温原理制备了磨削测温试样,利用感应钎焊金刚石砂轮和电镀金刚石砂轮进行硬质合金YG6的磨削试验,研究了磨削深度、工件进给速度对工件表面磨削温度的影响。试验结果表明:在相同的磨削参数下感应钎焊金刚石砂轮的磨削温度要远低于电镀金刚石砂轮,且随着磨削深度和工件进给速度的增大磨削温度上升较为平缓,钎焊金刚石砂轮磨粒出露高度高、容屑空间大,磨粒呈有序排布是磨削温度较低的主要原因。     

自锐性金刚石树脂砂轮磨削性能的研究

本文通过对比磨削试验，研究了自锐性金刚石(CSD)树脂砂轮的磨削性能。试验结果表明，由于CSD形状小规则，有许多凹入角和粗糙表面，树脂结合剂对CSD的把持力较普通金刚石强，所以在磨削各参数相同的条件下，自锐性金刚石砂轮与普通金刚石砂轮相比，其磨削比提高60％以上。且由于CSD的内部为许多单个亚晶粒所组成的镶嵌的颗粒，因此在应力作用下，只有很小的不规则的碎片崩掉，从而在每个颗粒的表面上留下许多新的小切削刃，故其加工工件的表面粗糙度值较低。     

单层CBN砂轮感应钎焊温度的优选方法研究

现有研究中CBN砂轮的钎焊温度优选方法通常是从离散的温度序列中选择出某一温度为最佳温度,存在最佳温度不精确等缺陷。提出一种以钎焊温度为自变量、砂轮锋利度和砂轮寿命2个磨削性能指标为目标的数学评价模型,采用高频感应钎焊工艺制备多组CBN砂轮并用其开展TC4钛合金磨削试验,对试验数据进行三次样条插值,获得单层CBN砂轮钎焊温度评价函数,优选出单层CBN砂轮感应钎焊最佳温度为936.5 ℃。在恒定磨削用量条件下的磨削性能评价函数试验值相对其理论预测值偏高约3.4%,表明了该评价模型与钎焊温度优选方法的可靠性。      

Grinding characteristics in high speed grinding of engineering ceramics with brazed diamond wheels

An investigation was undertaken to explore the grinding characteristics and removal mechanisms in high speed grinding of three engineering ceramics—alumina, silicon nitride, and zirconia—by using brazed diamond wheels of two different grit sizes. The grinding forces and surface roughness were measured and the morphological features of ground workpiece surfaces were examined. The results indicate that material removal mechanisms are different for the three ceramics at high grinding speeds. For alumina, the removal is dominated by brittle fracture. For silicon nitride and zirconia, the ductile removal prevails in the grinding. For each of the three ceramics, grinding power per unit width is found to be nearly proportional to the rate of plowed surface area generated per unit time per unit width, indicating that the grinding energy expended is mainly associated with sliding and plowing.     

Study on the use of CuSnTi brazing alloy for induction brazing of diamond grits surface-treated by direct current plasma chemical vapor deposition

Induction brazing of diamond grits surface-treated by direct current plasma chemical vapor deposition (DC-PCVD) on a steel substrate was carried out in an argon atmosphere. A CuSnTi brazing alloy (with an approximate melting temperature of 900 °C) was used for this purpose. The diamond edges were exposed out of the brazing alloy to retain their sharpness. Relatively fine titanium–carbon compounds were formed with uniform interspaces on the brazed diamond surface when immersed in the brazing alloy. The liquid brazing alloy filled the interspaces, leading to increased bonding strength between the brazing alloy and diamond grits. Boring tests on diamond core drills brazed with the treated diamond grits and untreated diamond grits showed that the percentages of whole grain fracture and of pullout from the matrix of the brazed treated-diamond grits became lower.     

碟轮修整单层钎焊金刚石砂轮的试验研究

单层钎焊金刚石砂轮在制作完成之初由于砂轮基体加工存在误差以及磨粒粒径大小不一等原因造成磨粒等高性不一致,这使其难以在硬脆材料的精密磨削中得到广泛的应用。采用自制的钎焊碟轮对80/100#单层钎焊金刚石砂轮进行了修整试验研究。在修整试验前后跟踪了砂轮磨粒等高性的变化,进行了SiC陶瓷的磨削试验,并观测了工件表面质量的变化情况。试验结果表明:采用此方法能够实现单层钎焊金刚石砂轮的高效精密修整。修整试验结束后砂轮磨粒等高性较好,磨削SiC陶瓷的表面质量得到明显改善,表面粗糙度Ra值达到了0.1μm以下。