研磨刀架结构对金刚石刀具刃口质量的影响

金刚石刀具刃口锋利度和刀面表面粗糙度对所加工零件的质量有着重要影响。较好的研磨刀架结构将有助于降低因刀架而产生的振动扰动,获得高质量的刀具刃口。通过改进刀架结构,使刀具刃口锋利度从300 nm提高到了50 nm,表面粗糙度从15 nm提高到了0.5 nm,刀具刃口质量得到了明显改善。     

聚晶金刚石微细球头铣刀刃磨工艺参数优化

针对直径为0.5 mm的聚晶金刚石(PCD)微细球头铣刀刃磨质量控制问题,基于六轴数控刀具磨床几何运动原理,建立PCD微细球头铣刀的砂轮刃磨运动数学模型,开展PCD刀具精密刃磨正交试验,研究刃磨工艺参数对主轴负载率、刀具前刀面表面粗糙度、刀具刃口钝圆半径的影响规律。结果表明:磨削速度对主轴负载率以及刀具前刀面表面粗糙度的影响最为显著,提高磨削速度有利于获得较好的刀面质量;磨削深度对刃口钝圆半径的影响最为显著,减小磨削深度有利于获得锋利的刃口形状。通过合理选择刃磨工艺,PCD微细铣刀直径误差小于4.0 μm,刀具钝圆半径为4.5 μm,刀具角度误差小于1°,无明显刃磨损伤缺陷。      

磨削工艺对硬质合金切槽刀片刃口质量的影响

本文采用树脂结合剂金刚石砂轮磨削硬质合金切槽刀片的断屑槽和周边,形成刀片的切削刃口。采用D46和D64两种不同粒度的砂轮分别制备了5°、10°、15°前角的切槽刀片。在断屑槽的磨削过程中,采用了一次磨削和两次磨削两种方式。通过表面粗糙度仪测量了断屑槽和周边的粗糙度值,通过SEM测量了刀片的刃口缺陷。结果表明:砂轮粒度磨削周边对表面粗糙度的影响不大,断屑槽磨削的表面粗糙度受粒度影响较大;刀片前角越大,刃口完整性保持越差;相同条件下断屑槽采用两次磨削能获得更好的刃口质量。通过此试验,明确了生产现场磨削此类刀片的磨削工艺:磨削周边选用D64砂轮以提高加工效率,磨削断屑槽选用D46砂轮两刀磨削以提高表面质量,最终在兼顾磨削效率和质量的条件下可获得较好的刃口质量。     

仿鸟羽结构自润滑金刚石砂轮磨削碳化硅陶瓷实验研究

目的 减少金刚石砂轮磨削工程陶瓷材料时的砂轮磨损，改善加工表面质量。方法 以人造金刚石为磨料，青铜结合剂为黏结剂，加入一定质量分数的二硫化钼和二氧化钛纳米颗粒作为填充材料，制备出青铜结合剂自润滑金刚石砂轮。利用脉冲激光在金刚石砂轮表面烧蚀出经设计的仿鸟羽减阻几何结构，得到新型仿鸟羽结构自润滑金刚石砂轮。制备了4种不同工况砂轮，传统青铜金刚石砂轮（TGW）、纳米自润滑金刚石砂轮（NGW）、仿鸟羽结构化金刚石砂轮（FGW）、仿鸟羽结构化纳米自润滑金刚石砂轮（FNGW）以对比其磨削性能差异。开展Si C陶瓷磨削实验，研究FNGW磨削机理。从磨削力、表面质量、砂轮磨损3个方面评价FNGW磨削性能。结果 纳米颗粒的加入不会降低砂轮力学性能，砂轮表面的仿鸟羽结构激光成型烧蚀质量较高，对未烧蚀区域没有影响。与TGW相比，FGW除工件表面粗糙度值Ra与砂轮磨损有略微改善外，其他磨削性能都有明显提升。NGW磨削性能都有所提升，但提升效果不太明显。结合二者优势的FNGW，其各磨削性能都有显著提升。其中磨削力最大降低了65.1%，工件表面粗糙度值Ra最大降低了21.5%，砂轮磨损明显减少，有效提升了砂轮的使...     

CBN砂轮磨削薄壁球轴承内圈滚道的试验研究

提出了用立方氮化硼(CBN)砂轮代替传统的微晶刚玉砂轮磨削薄壁球轴承内圈滚道的方法,探讨了不同工艺参数对工件表面粗糙度和圆度精度的影响.试验结果表明,当CBN砂轮粒度变细时,可以明显改善磨削表面粗糙度,而对工件圆度值的影响较小;随着进给量增大,加工表面粗糙度值和滚道圆度误差值均增大;随着磨削速比降低加工表面粗糙度值增大.得出了最佳工艺参数为:磨削速比值ν工/ν砂=1/24,磨削进给量0.6 mm/min,砂轮粒度80#;其加工效果为:滚道圆度值由4μm稳定降低至2.5μm范围内,表面粗糙度由Ra 0.42 μm降低至Ra 0.28μm,尺寸一致性提高37%,无烧伤现象;生产率比微晶刚玉磨削提高40倍以上,砂轮耐用度提高50倍以上.     

聚晶金刚石的磨削

本介绍磨削切削刀具用PCD刀片的一些初步实验结果及结论。由于PCD磨削被认为是一种很困难的材料去除作业，了解机床、砂轮参数对刃口质量的影响是极其重要的。本研究所介绍的一种方法有助于了解这些影响。所得出的结论对确定通过改善刃口质量提高刀具性能和使用寿命的参数可能是有益的。     

聚酰胺1212在印刷电路板刀具磨削用金刚石砂轮中的应用

选用微米级聚酰胺1212(PA1212)对聚酰亚胺树脂结合剂金刚石砂轮进行改性。通过磨削测试,对改性前后树脂砂轮的耐用度、寿命以及磨削PCB加工用刀具的表面质量等进行了研究。结果表明:PCB刀具磨削用金刚石砂轮经过PA1212改性,耐用度提升59.5%,寿命提升71.2%;使用该砂轮加工的刀具刃口崩口概率降低,表面纹路更加均匀。      

表面形貌对砂轮磨削流体压力与润滑的影响

目的从磨削液压力及润滑方面找到减少磨粒磨损、磨削热和降低工件表面粗糙度的方法。方法基于实际情况,将砂轮突出的磨粒分布函数和工件在磨削之前存在的粗糙度函数等效为余弦函数,对陶瓷结合剂CBN砂轮磨削45号钢而产生的流体压力和膜厚进行了分析。结果考虑砂轮和工件的表面粗糙度时,压力波动集中在中心区域,磨削区最大压力和最大膜厚明显增大。在考虑热效应的情况下,当两表面波长相等、幅值同时增大时,最大膜厚及平均膜厚增大,而幅值相等、波长增大时,润滑情况没有改善;当砂轮表面幅值波长相等且变大时,最大膜厚及平均膜厚增大,由此也可以得出当砂轮表面幅值波长不变,工件表面如此变化时结果相同;当两表面幅值和波长不相等且都成倍增大时,最大膜厚及平均膜厚增大。结论膜厚增大利于润滑时,能降低磨削温度,减少磨削烧伤和热变形,降低工件磨削后的表面粗糙度,减少非工作磨粒的磨损,减少砂轮修正次数,延长砂轮寿命。但是膜厚不会无限增大,因为磨削区域并不封闭,在实际工程中可依据此理论来确定最优解,优化磨削过程。     

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。      

微结构砂轮对不同陶瓷的磨削性能

基于阵列微孔的微结构砂轮和普通砂轮对氧化铝、氮化铝、氧化锆及氮化硅陶瓷材料的不同磨削性能,对比研究不同砂轮和不同陶瓷材料的磨削力、比磨削能、表面粗糙度及表面崩边特征。结果表明:相比普通砂轮,微结构砂轮提高了氧化铝、氮化铝及氧化锆陶瓷的磨削力和比磨削能,降低了表面粗糙度,而对氮化硅陶瓷的磨削力及表面粗糙度影响不明显;相比其他陶瓷,氮化硅陶瓷具有较高的磨削力和比磨削能。从磨削加工表面特征上看,氧化铝、氮化铝陶瓷以脆性去除方式为主,氧化锆以塑性去除为主,而氮化硅则兼具塑性和脆性去除特征;微结构砂轮加工表面崩边尺寸大于普通砂轮的崩边尺寸,氧化铝和氮化铝陶瓷的表面崩边尺寸明显大于氧化锆和氮化硅陶瓷的。      

聚晶金刚石刀具研磨质量及去除机理研究

针对聚晶金刚石（PCD）刀具的研磨质量问题,选择刃口钝圆半径、刃口缺陷度、后刀面粗糙度作为评价指标进行工艺参数的优化试验,并分析PCD的研磨去除机理。结果表明:工作台调定压力对刃口钝圆半径影响最显著;金刚石砂轮对刃口缺陷度影响最显著;砂轮转速对后刀面粗糙度影响最显著。选择4/5陶瓷基金刚石砂轮、1 000 r/min砂轮转速、170 N工作台调定压力可以获得研磨质量较高的PCD刀具。试验条件下,PCD的主要去除方式为划擦作用与微细破碎。1 000 r/min砂轮转速、170 N工作台调定压力下的微细破碎在保证较小刃口钝圆半径与刃口缺陷度的同时,可以获得相对平整的PCD表面。      

钎焊CBN砂轮与陶瓷CBN砂轮磨削粉末冶金高温合金的加工性能对比研究

采用钎焊CBN砂轮和陶瓷CBN砂轮进行FGH96粉末冶金高温合金磨削对比试验,从磨削力与温度、表面粗糙度以及砂轮磨损等方面对CBN砂轮磨削性能进行评价。结果表明:钎焊CBN砂轮磨削力接近或低于陶瓷CBN砂轮的; 在较低进给速度下(≤360 mm/min),钎焊CBN砂轮磨削温度与陶瓷CBN砂轮的相近,在较高进给速度下(≥540 mm/min),陶瓷CBN砂轮的磨削温度明显高于钎焊CBN砂轮的; 在正常磨削条件下,钎焊CBN砂轮磨削后工件的表面粗糙度低于陶瓷CBN砂轮的,且表面粗糙度R_a均在0.800 μm以下,平均表面粗糙度R_a分别为0.508 μm和0.529 μm。钎焊CBN砂轮工作面磨粒发生材料黏附、磨耗磨损,磨削表面出现材料涂覆等现象;除磨耗磨损、黏附和砂轮堵塞外,由于磨粒破碎和脱落,陶瓷CBN砂轮易在其磨削表面形成深沟槽,降低磨削表面质量。综合分析发现,钎焊CBN砂轮磨削FGH96的性能要优于陶瓷CBN砂轮的。      

镀镍金刚石在硬质合金精密磨削中的性能

为研究镀镍金刚石砂轮在硬质合金精密磨削时的磨削性能,用裸料金刚石砂轮同其进行对比磨削实验,分析二者在磨削功率、磨削比、磨削表面粗糙度以及砂轮表面形貌等方面的差异。研究结果表明:在磨削参数相同的情况下,镀镍金刚石砂轮在磨削时消耗的功率比裸料金刚石砂轮大,但是相对稳定;镀镍金刚石砂轮的体积磨削比要高于裸料金刚石砂轮的体积;在粗糙度方面,镀镍金刚石砂轮优于裸料金刚石砂轮,但是其黏屑较多,砂轮有堵塞现象。      

Influence of asymmetric cutting edge roundings on surface topography

For finishing operations in machining, hardened steel hard turning can compete with grinding operations by means of accuracy and productivity. In the past research focussed on the effect of process parameters and tool macro geometry on the resulting surface roughness. Recent investigations show, that the cutting edge micro geometry is an important factor to influence surface quality. The knowledge generated by new methods displays the importance of asymmetric cutting edge roundings on cutting forces, chip formation and tool life. It is known, that chip formation also affects the resulting surface quality. Therefore, this paper investigates the effect of asymmetric cutting edge roundings on the resulting surface roughness in hard turning of roller bearing inner rings. Cutting tests with differently shaped cutting edges and two different feed values are conducted. The resulting surface roughness is measured. The consequent surface quality is explained by geometric coherences between uncut chip thickness and stresses along the cutting edge and the effect of material side flow. It is found, that the cutting edge geometry and the resulting stress distribution around the cutting edge affects the generated surface quality.     

–50 ℃冷风条件下抛光硬质合金刀片加工TC4钛合金的表面粗糙度分析

目的提高硬质合金刀片加工TC4钛合金的表面质量。方法利用化学机械抛光技术对传统磨削的硬质合金刀片分别进行粗抛、半精抛和精抛处理,运用正交试验法,在常温干切和–50℃冷风条件下,分别采用传统磨削的硬质合金刀片(磨削刀片)与化学机械抛光的硬质合金刀片(抛光刀片)进行切削TC4钛合金正交试验,利用方差分析法分析切削参数对已加工表面粗糙度Ra的影响。运用多元线性回归方法建立磨削刀片、抛光刀片在常温干切和–50℃冷风条件下切削TC4钛合金已加工表面粗糙度Ra的经验预测模型。结果硬质合金刀片前刀面通过粗抛、半精抛和精抛后,刀片前刀面的表面粗糙度Ra为19 nm。当切削参数相同时,磨削刀片在–50℃冷风条件下切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度,比常温干切条件下平均降低了35.9%;抛光刀片在–50℃冷风条件下切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度,比常温干切条件下平均降低了43.5%。在常温干切条件下,抛光刀片比磨削刀片切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度平均降低了19.2%;在–50℃冷风条件下,抛光刀片比磨削刀片切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度平均降低了28.7%。抛光刀片在–50℃冷风条件下切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度Ra,比磨削刀片在常温干切条件下切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度Ra平均降低了54.4%。结论采用对硬质合金刀片表面进行化学机械抛光技术和以–50℃冷风为切削介质的组合工艺,可有效降低TC4钛合金已加工表面粗糙度。     

金刚石砂轮的ECD修锐和整形研磨及其对硬脆材料的加工

为研究金属结合剂金刚石砂轮切削刃修锐整形对硬脆材料加工表面形态的影响,先通过接触放电法对SD600金属结合剂砂轮切削刃进行修锐,再用整形研磨方法对砂轮表面金刚石磨粒的不同切削刃高度进行整形研磨,最后用修整好的砂轮磨削加工用于光学设备的硼硅玻璃、石英玻璃、石英晶体和蓝宝石等几种硬脆材料。结果表明:硬脆材料粗糙度的改善程度取决于材料的种类,硼硅玻璃、石英玻璃、石英晶体、蓝宝石的最大粗糙度R_y比砂轮整形前的分别减少了44%、34%、30%、26%,且石英晶体材料几乎可以实现延性磨削。      

Application of shallow circumferential grooved wheels to creep-feed grinding

A single-point diamond dressing tool was used to cut shallow circumferential groove on aluminum oxide grinding wheels. Creep-feed grinding experiments were then carried out to compare the performance of these grooved wheels with a non-grooved wheel. The results showed that, for the conditions used in this research, a grooved wheel could remove twice as much material as a non-grooved wheel before workpiece burn occurred. The results also showed that a grooved wheel can improve grinding efficiency by reducing the consumed power by up to 61%. Although the use of grooved grinding wheels caused the workpiece surface roughness to increase slightly when compared to a non-grooved wheel, the grooved wheel enabled up to 37% more material to be removed while still maintaining workpiece surface roughness values below 0.3 μm (“fine quality” surface finish), and up to 120% more material to be removed while still maintaining workpiece surface roughness values below 1.6 μm (“average quality” surface finish).     

微晶陶瓷刚玉砂轮对微电机转子轴的磨削性能评价

针对目前微电机转子轴无心外圆磨过程中砂轮修整频繁的问题,采用微晶陶瓷刚玉砂轮替代传统刚玉砂轮磨削微电机转子轴。通过搭建平面磨削工艺平台,参考无心磨砂轮修整及其磨削加工参数,从磨削温度、工件表面粗糙度、表面微观形貌、磨削比等方面,对比分析微晶陶瓷刚玉砂轮与传统刚玉砂轮的磨削性能。结果表明:相对传统刚玉砂轮,微晶陶瓷刚玉砂轮不仅有效改善磨削温度（降低38.5％）,提高工件表面加工质量（表面粗糙度降低78.6％）,还具有较高的砂轮磨削比（提高2.2倍）。选用微晶陶瓷刚玉砂轮对微电机转子轴进行无心磨生产线验证,结果表明:微电机转子轴无心磨样件的各项检测结果均满足实际生产指标要求,且较传统刚玉砂轮延长了1.6倍的修整周期,在提高加工质量的同时,显著提高了生产效率。      

Study on axial-feed mirror finish grinding of hard and brittle materials in relation to micron-scale grain protrusion parameters

An axial-feed mirror finish grinding of hard and brittle materials is proposed by controlling grain protrusion parameters. In this grinding, the grinding wheel feed is along the wheel axial direction rather than in the traditional wheel cutting direction. The objective is to understand how micron-scale grain protrusion parameters influence ductile-mode grinding and ultimately to realize efficient mirror finish grinding using a coarse diamond grinding wheel. In this study, the grain tip truncation (GT-truncation) was performed after dressing to improve grain protrusion topography. First, a formation model of axial-feed ground surface was constructed to analyze the effect of grain protrusion parameters and grinding parameters on the critical cutting depth transferred from brittle-mode removal to ductile-mode removal; then GC dressing and GT-truncation of #180 diamond grinding wheel were experimentally performed to investigate surface roughness and ductile-mode grinding behavior with reference to grinding parameters and grain protrusion parameters; finally, a truncated coarser #60 diamond grinding wheel was employed for mirror finish grinding to observe active grain number and grain protrusion angle. Theoretical analysis shows that this ductile-mode grinding is dominated by active grain number, active grain protrusion angle, wheel rotating speed and axial-feed speed, but it does not depend on the depth of cut assumed to be less than the grain protrusion height. Experimental results indicate that the GT-truncation may increase active grain number and grain protrusion angle for ductile-mode grinding when the axial-feed speed decreases to some extent. Moreover, the micro tip radius of diamond grain also influences the ground surface. It is confirmed that by increasing active grain number and grain protrusion angle synchronously, a truncated #60 diamond grinding wheel can be applied for efficient mirror finish grinding of the SiC ceramic plate at the axial-feed speed of 50 mm/min and the tool path interval of 0.1 mm.