磨削用砂轮地貌测量方法分析比较

磨削是利用砂轮上粘结的磨粒进行切削的过程。磨粒在砂轮表面的空间分布和形态构成了砂轮地貌。砂轮在使用前或使用一段时间后都需要对砂轮地貌或砂轮宏观形状进行修整。为了深入研究砂轮修整后的砂轮质量,就需要对砂轮地貌进行测量,不同的测量方法均有自己的优势和局限性,目前,没有一种方法可以完成对砂轮三维地貌的完整描述,故本文对用同一种工具和同一种修整方法得到的砂轮进行各种方法的测量,对不同方法测得的结果进行比较,进而分析各自方法的优势和局限性。随着测量技术的发展,将会有更加精确、更广泛应用和测量结果更直观的砂轮地貌测量方法来指导和优化磨削加工过程。     

氧化铝砂轮地貌的量化评价及数学建模

砂轮地貌特征是指砂轮表面磨粒密度、磨粒切削刃和磨粒出刃高度分布等情况。准确测量和量化评价砂轮地貌不仅有助于加深对磨削机理的认识,而且是磨削过程优化、磨削过程建模与仿真不可缺少的前提条件。采用白光干涉仪对氧化铝砂轮地貌进行了测量;用伯明翰三维表面粗糙度特征参数量化砂轮地貌特征,评价不同粒度号氧化铝砂轮的磨粒密度、磨粒形状和磨粒锋利程度;根据磨粒出刃高度测量结果,利用统计方法建立氧化铝砂轮表面磨粒出刃高度分布的数学模型。结果表明,氧化铝砂轮表面磨刃形状近似为尖端带有圆球半径的圆锥形状,随着砂轮粒度号数的增加,磨刃的圆头半径减小;在同一砂轮修整工艺条件下,磨刃的顶锥角相差不大;氧化铝砂轮表面磨粒出刃高度符合正态分布规律。     

砂轮表面形貌定量评价及修整效果研究

基于砂轮表面磨粒出刃面积,提出砂轮表面磨粒出刃面积率Sr的概念,在此基础上提出磨粒出刃度βd和磨粒出刃面积分散度δs两个指标来评价砂轮表面形貌特征。用滚轮修整器对树脂结合剂金刚石砂轮进行修整实验,分析了不同修整方式、修整深度和修整速比对βd和δs的影响。采用修整后的砂轮进行磨削实验,分析了不同特征参数的砂轮对磨削力和工件表面粗糙度的影响。研究结果表明,采用较小的修整深度、较小的修整速比,多次进给修整砂轮时,磨粒出刃度高、磨粒出刃面积分散度小,修整效果好。当βd为69.35%、δs为1 000 μm2时,磨削力、表面粗糙度最小,表明砂轮磨削性能最好,证明修整质量最高。因此所提出的βd、δs两个指标能对修整后的砂轮表面形貌进行有效评价,且磨粒出刃面积的检测方法简单,检测效率较高。     

基于修整力的树脂结合剂金刚石砂轮机械修整

研究了树脂结合剂金刚石砂轮修整过程中修整力与修整效果的关系,基于修整力的变化表征了砂轮的表面形貌及磨削性能。首先,对碳化硼、碳化硅、白刚玉3种砂轮修整工具进行实验,并采集了修整过程中修整力的变化;然后,利用白光干涉仪观测修整后砂轮的表面形貌;最后,对修整后砂轮进行磨削验证实验,得到不同修整工具修整后砂轮的磨削性能。基于上述实验,分析并验证了修整力的变化与砂轮表面形貌和砂轮磨削性能的关系。结果表明,法向力Fn能够表征砂轮的磨粒切削刃密度以及磨粒突出高度;修整比率β反映了砂轮的锋锐程度,当β稳定时,砂轮达到充分修整。因此修整力反映了砂轮表面形貌和磨削性能,根据修整力的变化可以把握砂轮的修整进程。     

椭圆振动修整超声磨削ＺrＯ２温度试验研究

采用椭圆超声振动辅助金刚石笔修整方法修整金属结合剂金刚石砂轮,考察声学系统参数及磨削参数对超声振动辅助磨削纳米氧化锆陶瓷过程中磨削温度的影响.试验结果表明,椭圆超声振动辅助修整的金刚石砂轮超声振动磨削中,磨削温度相对较低.相比其他修整参数,修整深度对磨削温度的影响较小.磨削参数中,磨削深度对磨削温度影响因子较大,砂轮速度影响较弱.此外,磨粒在切削过程中做超声振动,改变了切削条件及散热条件,弱化了砂轮表面地貌对磨削温度的影响,因此,不同修整方式的金刚石砂轮的磨削温度差别不大,两种修整方式下磨削温度下降的梯度大致相当.     

磨削过程模拟及磨削机理研究（上）

在前人磨削理论基础上对砂轮结构做了更接实际的随机性假设,应用计算机数字模拟技术对磨削全过程进行了模拟,获得了磨削过程和磨削表面的许多重要数据和结果,给出了砂轮表层的磨料中中切削的磨粒数目和切屑的长度、厚度和体积。在研究砂轮结构的基础上得出砂轮磨粒分布的随机性是磨削加工能产生表面低粗糙度的重要因素。对砂轮磨料粒度及砂轮修整的定量研究表面,要获得超低粗糙度值磨削表面不仅需要选择较细磨粒,而且需要对砂轮     

小直径金属基球头金刚石砂轮电火花修整技术

针对深凹非球曲面器件及半球谐振子超精密磨削中使用的小直径金属基球头金刚石砂轮,提出一种基于电火花修整原理的精密修整方法.从理论上分析机械误差及修整参数对砂轮修整后面形精度的影响,基于理论分析结果研制金刚石球头砂轮电火花修整装置.通过正交试验研究修整参数对砂轮面形精度的影响规律,得到最优电火花修整参数.试验结果表明,修整后的砂轮面形精度优于0.8 μm,磨粒突出效果良好,可以满足半球谐振子及其他光学零件超精密磨削中砂轮修整需要.     

陶瓷结合剂CBN砂轮的修整

研究了砂轮修整方法对陶瓷结合剂CBN砂轮摩削效果的影响。研究结果表明，用单粒金刚石修整陶瓷结合剂CBN砂轮时，修整后的砂轮表面层磨粒钝化，磨削力大，磨削质量差。用碳化硅砂轮或磨削油石法修整的陶瓷结合剂CBN砂轮则可避免初期磨削力大的问题。     

基于数值建模的砂轮形貌仿真与测量

建立球形磨粒在空间随机运动的数学模型,提出创建三维砂轮数值模型的方法。提取仿真砂轮的表层磨粒以生成虚拟砂轮形貌,依据振动模型确定的磨粒中心坐标,将球形磨粒转化为不规则六面体进行统计分析。以单点金刚石笔为修整工具,建立修整模型并将其引入砂轮形貌生成过程之中。利用激光传感器测量实际砂轮形貌的磨粒分布规律,并将试验统计数据与同特征的仿真结果相比较,分析两结果之间的区别和联系。通过计算磨粒突出高度、磨粒间距等评价参数,讨论砂轮形貌修整前后的差异,测量和仿真的结果表明：在初始砂轮形貌中,磨粒突出高度呈正态分布,修整后则近似均匀分布,大部分磨粒间距分布在0.2～0.6 mm,为进一步探讨砂轮形貌对磨削工件的影响提供了依据。     

单层钎焊金刚石砂轮的精密修整及效果评价

单层钎焊金刚石砂轮作为一种新型的磨削工具,具有磨粒固结强度高、磨粒出露大、容屑空间大等优点,比较适合高效率大切深的强力磨削,然而这种工具对高性能的脆性材料的精密磨削却比较困难。本文通过两种精密的修整工艺,使得加工表面质量大大提高。通过观察砂轮磨粒形态的变化可知,磨粒在修整过程中存在有磨损钝化、破碎、表面粘附等现象;通过对砂轮轮廓的激光测量可知,砂轮的磨粒等高性在修整过程中是明显改善的。通过修整磨粒粒径300μm的钎焊砂轮磨削氧化锆的表面粗糙度达到了Ra0.2μm。     

钎焊砂轮磨削氧化锆陶瓷的实验研究

为了解决磨削过程中砂轮因磨损钝化而频繁修整,从而使磨削效率降低的问题,采用了一种磨粒高出露的钎焊砂轮。自制了粗粒度钎焊金刚石砂轮,砂轮制成后对其进行了预修整,减小了砂轮表面磨粒出露高度的不平度,然后对氧化锆材料进行了磨削实验,在磨削实验的过程中无需对砂轮进行再修整,砂轮磨削性能稳定。实验证明,这种砂轮磨削质量可靠,达到了较理想的磨削效果。     

电镀金刚石砂轮高效精密修整及熔融石英磨削试验研究

大尺寸光学玻璃元件主要采用细磨粒金刚石砂轮进行精密/超精密磨削加工,但存在砂轮修整频繁、工件表面面形精度难以保证、加工效率低等缺点。采用大磨粒金刚石砂轮进行加工则具有磨削比大、工件面形精度高等优点,然而高效精密的修整是其实现精密磨削的关键技术。采用Cr12钢对电镀金刚石砂轮(磨粒粒径151 μm)进行粗修整,借助修整区域聚集的热量加快金刚石的磨损,可使砂轮的回转误差快速降至10 μm以内。结合在线电解修锐技术,采用杯形金刚石修整滚轮对粗修整后的电镀砂轮进行精修整,砂轮的回转误差可达6 μm以内,轴向梯度误差由6 μm降至2.5 μm。通过对修整前后的金刚石砂轮表面磨损形貌成像及其拉曼光谱曲线分析了修整的机理。对应于不同的砂轮修整阶段进行熔融石英光学玻璃磨削试验,结果表明,砂轮回转误差较大时,工件材料表面以脆性断裂去除为主;随着砂轮回转误差和轴向梯度误差的减小,工件表面材料以塑性去除为主,磨削表面粗糙度为Ra19.6 nm,亚表层损伤深度低至2 μm。可见,经过精密修整的大磨粒电镀金刚石砂轮可以实现对光学玻璃的精密磨削。     

超硬砂轮的成形修整

一、引言目前，在许多磨削加工领域中已普遍采用超硬砂轮，有关超硬砂轮整形和修锐的研究，亦时时见诸报导。但在研究中发现：使用金刚石工具整形修整超硬砂轮时，磨粒切削刃后隙面往往被磨损，因而影响砂轮的磨削性能。目前已研制出一种GC砂轮修整工具（杯形砂轮修整器），其修整机理是：利用杯形砂轮上脱落的GC磨粒的研磨作用，在对砂轮进行整形的同时，亦对其进行修锐。由于整形时的阻力较小，故可获得较高的修整精度。但这种杯形砂轮修整器目前尚不能用于成型砂轮的整形修整。迄今为止，用于成形磨削的超硬砂轮，一般仍采用滚轮式修整…     

应用超硬大磨粒金刚石砂轮实现BK7光学玻璃的超精密磨削

首先以91μm磨粒杯形铜基金刚石砂轮作为修整器并结合砂轮在线电解修锐技术(ELID,Electrolytic in- process dressing)对151μm磨粒电镀镍基单层金刚石砂轮进行精密高效的修整。在最佳的修整参数下,同时应用测力仪对两个砂轮间磨削力进行监测,并应用共轴光学位移检测系统对砂轮表面状态进行在位监测,151μm砂轮的回转误差被减小至1～2μm范围,同时砂轮上所有金刚石磨粒被修整出平坦表面并拥有恒定的圆周包迹,此时砂轮达到最佳工作状态。然后应用被良好修整的砂轮对光学玻璃BK7进行磨削加工。磨削试验结果和亚表层完整度评价结果表明新开发的大磨粒金刚石砂轮修整技术的可行性,也验证大磨粒金刚石砂轮只要经过精密修整是可以应用于光学玻璃的延展性超精密磨削加工的,并能实现纳米级的表面粗糙度,显示出大磨粒金刚石砂轮在加工难加工材料和硬脆材料中的良好应用前景。     

新型的砂轮修整方法

在程序控制磨床中，砂轮朝着要加工的工件移动，进行磨削。在磨削加工过程中，砂轮发生钝化的原因，主要是由于灰尘或象灰尘一样的微粒堵塞砂轮，降低了应有的切削容量。对砂轮的修整操作一般是在预定几次磨削之后进行，或是根据预定加工工件数量后进行。为保证在’F次修整之前砂轮不钝化，都以比较短的间隔修整砂轮，所以不能够最佳利用砂轮。因为在修整时砂轮磨粒还没减弱到最适合修整的钝度，也就是说在修整砂轮之前，还可以进行更多的磨削加工。德国Fortuna公司在1986年发明了一种方法和装置，以便在加工时用简单的方法测定砂轮钝度。…     

电镀砂轮径跳检测方法和磨削试验研究

电镀砂轮特别是粗粒度电镀砂轮外圆跳动检测一直没有理想的检测方法或装置,采用自制的砂轮外圆跳动检测装置,较准确地测出了砂轮的径跳值;进而,针对砂轮不同的径跳量状态开展了精密修整和磨削试验。试验结果表明:在砂轮径跳量小于磨粒直径的(25~30)%情况下,通过精密修整的方法可以有效改善工件表面的振纹和粗糙度。但如果修整量大于磨粒直径的35%,砂轮将失去磨削能力。     

粗磨粒砂轮修整及光学玻璃平面磨削分析

本文讨论了一种电镀金刚石砂轮(91um磨粒尺寸)的高精度修整方案,然后对三种光学玻璃(BK7,熔凝石英和熔融石英)进行平面磨削实验。结果表明,采用D3钢修整方法可以对粗磨粒砂轮进行良好的修整,用千分尺检测出砂轮回转精度为6um。在选定的加工参数下,高精度修整后的电镀金刚石砂轮可以加工出纳米级工件表面。     

一元线性回归分析方法在评价砂轮地貌中的应用

由于砂轮地貌直接影响着磨削表面质量的好坏,且决定着砂轮的磨削性能与使用寿命.故对修整后的砂轮地貌进行评价研究,具有十分重要的意义,且可用来指导砂轮的修整.     

单层磨料砂轮修整及修整阈值控制试验研究

针对粗粒度超硬磨料砂轮圆跳动难以检测技术问题,提出一种新的砂轮圆跳动检测方法,利用滑块组件与激光位移传感器有机结合,避免了砂轮表面高硬度磨料和粗糙形貌对传统量仪触头的机械干扰,排除了砂轮表面非均质材料及高陡坡磨粒的光学干扰,可实现粗粒度超硬磨料砂轮圆跳动的真实、稳定、高效、高精检测。在CNC8325数控外圆磨床上对粒度60#/70#电镀CBN砂轮进行了精密修整试验,依据"定量修整-砂轮检测-定量磨削-试件检测"循环测试方案,持续跟踪了电镀CBN砂轮圆跳动、磨削功率、试件表面质量、砂轮表面形貌渐变过程。结果表明:当电镀CBN砂轮初始圆跳动在10~20μm时,砂轮已具有良好的综合磨削效果,可以不修整或微量修整;当砂轮表面高点区域部分磨粒去除量在磨料平均直径1/5以内时,仍可通过精密修整获取理想的砂轮表面;当砂轮表面高点区域部分磨粒去除量达1/4以上时,即使修整后砂轮圆跳动很好,也无法获得较好磨削效果,此时砂轮已不具备磨削能力。     

基于通用金刚轮的蜗杆砂轮修整方法与试验

用展成方法磨削修形圆柱齿轮时,通常采用专用的金刚轮对蜗杆砂轮的齿廓进行修整,齿轮修形参数不同,所采用的金刚轮也不同。采用一种外圆带圆弧的通用金刚轮作为修整刀具,可对不同齿廓参数的蜗杆砂轮进行修整,并对金刚轮的修整轨迹进行了规划。在VERICUT中建立了蜗杆砂轮的修整机床模型,对蜗杆砂轮的修整过程进行了仿真加工。最后进行了修形齿轮的磨削加工试验,通过对加工后的齿轮齿面的测量,验证了蜗杆砂轮修整方法的正确性和可行性。