A study on the mirror-like grinding of die steel with optimum in-process electrolytic dressing

In recent years, grinding techniques for the precision machining of brittle materials used in die, mold and optical parts have been improved by using super-abrasive wheels and precision grinding machines. The completion of the optimum dressing of a super-abrasive wheel makes possible the effective precision grinding of die steel STD-11. However, the present dressing system cannot have control of the optimum dressing of the super-abrasive wheel.In this study, a new system and the grinding mechanism of optimum in-process electrolytic dressing are proposed. This system can carry out the optimum in-process dressing of a super-abrasive wheel. Therefore, optimum in-process electrolytic dressing is a good method to for obtaining the efficient and mirror-like grinding of STD-11.     

超硬磨料砂轮超声振动修整新进展

硬脆材料精密高效的磨削水平取决于超硬砂轮的修整,随着硬脆材料的广泛使用,超硬磨料砂轮的修整技术也有了新的发展。本文简要叙述了目前一些修整方法的局限性并重点论述了超声波振动修整方法的修整机理以及不同的修整方式,并且对各种修整方式的特点和效果进行了分析。超声振动修整技术是一种高效的修整方法,修整后的砂轮获得了理想的砂轮形貌。其中,单激励椭圆超声振动修整技术是一种有效而低成本的新型修整方法,可以实现金刚石砂轮的高效修整。     

Precision surface grinding of Mn–Zn ferrite with in-process electro-discharge dressing (IEDD)

Ferrite is widely used as a material for hard disk magnetic heads, but is difficult to grind because of its high hardness and brittleness. Therefore, a superabrasive (diamond) wheel is used for precision surface grinding of this material. But the conventional dressing method cannot be applied to the diamond wheel. This study describes a newly proposed method for carrying out effective in-process electro-discharge dressing (IEDD) of a diamond wheel. Using IEDD, the surface roughness of Mn–Zn ferrite was improved and the grinding force was reduced. IEDD is a good method to obtain efficient grinding and surface grinding of ferrite.     

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。     

金刚石砂轮磨削铁氧体的表面粗糙度与形貌分析

本文研究了树脂结合剂金刚石砂轮磨削铁氧体材料时,磨削深度、工件进给速度对磨削表面粗糙度和材料去除方式的影响规律,以此探索提高铁氧体磨削表面质量的有效途径。采用单因素法设计试验方案对铁氧体进行磨削,测量表面粗糙度数据并对其进行方差分析,对铁氧体磨削表面形貌进行观察。结果表明：随着磨削深度、工件进给速度的增加,表面粗糙度值升高,同时表面塑性痕迹减少,脆性断裂痕迹增加,且磨削深度对表面粗糙度的影响要比工件进给速度的更显著,因此,制定磨削工艺时,考虑到粗磨为了提高效率,降低表面损伤,优化得到磨削工艺为磨削深度5μm,工件进给速度10 m/min;精磨为了获得较低的表面粗糙度,采用磨削深度5μm、工件进给速度为5 m/min,可以提高磨削表面延展性。     

精密内圆磨床陶瓷cBN砂轮修整机理及工艺研究

本文针对精密内圆磨床的特点,采用金刚石滚轮对陶瓷cBN砂轮进行了修整工艺的实验研究。通过对修整后的砂轮形貌、磨削工件表面质量进行检测,研究了不同修整深度和轴向速度对修整质量的影响,并进一步分析了影响机理。结果表明:该修整方法修整精度好,修整效率高;当修整速比为0.8,修整进给深度为0.002～0.003mm,轴向速度为0.3m/min时能够较好的满足工件内圆精密磨削cBN砂轮的修整要求。     

金刚石砂轮精密修整工艺研究

金刚石砂轮机械磨削是砂轮整形的传统方式。砂轮旋转速度以及工具砂轮的进给量是金刚石砂轮机械精密整形的主要工艺参数。通过在超硬材料砂轮整形机床上的大量实验和砂轮磨削力的分析,得到了金属结合剂和树脂结合剂金刚石砂轮精密整形的比较理想的工艺参数;确定了工具砂轮的线速度应在11 m/s左右,工具砂轮轴转速在1 050～1 800 r/min;金刚石砂轮轴转速设定在400～1 000r/min,金刚石砂轮的线速度为2.6～10.5 m/s。同时,分析比较了机械修锐和喷砂修锐的效果。     

脆性材料平面磨削温度场的测量及分析

磨削温度直接影响砂轮寿命、加工成本和工件质量,一直是磨削加工领域研究加工过程及其本质的重点.获得磨削弧区温度及工件实际的温度场分布是研究磨削热机理的基础.本文采用NEC TH31-110红外热像仪,测量了平面干磨削脆性材料时的热像图,获得了工件整体温度场分布及沿层深的温度分布数据,确定了工件磨削接触区的最高温度及其准确...     

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。     

铸铁结合剂金刚石砂轮ELID磨削硬质合金的性能研究

硬质合金具有硬度高、强度好、耐腐蚀和耐磨损的特点,采用传统方法难以满足精密及超精密加工的技术要求.本文采用不同粒度的铸铁结合剂金刚石砂轮ELID镜面磨削硬质合金,得到了不同加工效率以及不同加工表面质量的硬质合金磨削效果,揭示了不同粒度砂轮其磨削性能变化的规律与作用.实验结果表明:在相同的进给量下,粗粒度砂轮的磨削效率较高,能更好地控制工件的尺寸精度.细粒度砂轮则磨削效率较低,但能获得优良的加工表面质量.砂轮表面的氧化膜在磨削过程中扮演非常重要的角色,磨粒的粒径与砂轮表面氧化膜厚度的比值大小决定了砂轮的磨削性能.氧化膜的形成又受到电解参数的影响,可以通过对电解参数的调节实现高效率高精度的ELID磨削.     

A fundamental study on the mechanism of electrolytic in-process dressing (ELID) grinding

Demands for high quality surface finish, dimensional and form accuracy are required for optical surfaces and it is very difficult to achieve these using conventional grinding methods. Electrolytic in-process dressing (ELID) grinding is one new and efficient method that uses a metal-bonded diamond grinding wheel in order to achieve a mirror surface finish especially on hard and brittle materials. However, studies reported so for have not explained the fundamental mechanism of ELID grinding and so it has been studied here by conducting experiments to establish optimal grinding parameters to obtain better surface finish under various in-process dressing conditions. In this research the results show that the cutting forces are unstable throughout the grinding process due to the breakage of an insulating layer formed on the surface of the grinding wheel; however, a smoother surface can be obtained using a high dressing current duty ratio at the cost of high tool wear. ELID grinding is efficient for feed rates of less than 400 mm/min, and surface cracks are observed when it exceeds this limit.     

大直径无心磨金刚石砂轮制作及修整工艺研究

大直径无心磨砂轮（一般指直径D≥500mm，厚度H≥150mm）制造工艺一直是难点，具体表现在制造过程成品率低，性能难以满足要求。本文对大直径无心磨金刚石砂轮的制造工艺进行分析和讨论，提出一套完整可行制造工艺，具体包括：通过采用梯度粒度提高粗糙度，改进工艺配方提高自锐性，对实际制造过程中注意问题进行较全面分析以提高制造成品率，并对大直径无心磨金刚石砂轮热压机常用工艺热压参数热压级功率、吨位、加热板面积等进行讨论，得出合理热压工艺参数；最后，对修整工艺进行研究，大直径无心磨金刚石砂轮对修整要求精度高而且操作困难。笔者在T8365型制动鼓镗床设计全新修整工艺，实际应用证明修整工艺可操作性强，修整精度高。     

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.     

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.     

陶瓷零件精密成形磨削新工艺研究

本研究开发采用金刚石磨料砂轮精密成形磨削陶瓷材料新工艺,实现采用金刚石磨料砂轮精密(微米级)成形磨削复杂形状陶瓷零件.文章介绍了磨削工艺中采用的提高成形磨削砂轮工作形面精度保持性、金刚石磨料砂轮的高效精密成形修整、砂轮修锐等关键技术.采用的砂轮是1A1 305×20×127×10 MBD 150 B 100,其特别之处是采用了新型树脂结合剂,具有良好的高温强度性能,磨削速度为40 m/s,新的砂轮修正方法将金刚石砂轮修整过程分为修形、修磨和修锐几个阶段.采用切入式成形磨削,磨削余量约1 mm,磨削得到的陶瓷零件形面圆弧精度可达到:0.005 mm,齿距误差:0.0025 mm;此外还进行了磨削陶瓷轴承环试验,磨削后获得的陶瓷零件圆弧精度达0.005 mm,沟道形位精度:0.003 mm,尺寸分散度在微米级.采用本方法可以成形磨削几乎任意形面的陶瓷或其他适合金刚石磨料砂轮加工的材料零件.     

修整参数对陶瓷cBN砂轮磨削效果的影响

本研究采用陶瓷cBN砂轮加工冷激合金铸铁凸轮,采用金刚石滚轮对砂轮进行在线修整。通过改变修整量、滚轮与砂轮的相对移动速度、修整速比,得出修整参数对砂轮磨削效果的影响规律。研究结果表明,当修整量从5μm×4降低到5μm×3时,工件表面粗糙度从0.25μm增大0.27μm,但仍可满足加工表面粗糙度要求,而砂轮修整量减少1/4,砂轮使用寿命延长;滚轮与砂轮的相对移动速度从0.1 mm/r增大到0.15 mm/r时,工件表面粗糙度值Ra从0.354μm上升到0.452μm,砂轮耐用度从750个工件降低到480个;修整速比增大,工件磨削表面粗糙度增大,当修整速比从0.61增大到1.35时,工件表面粗糙度值Ra从0.2μm增大到0.63μm。     

电火花修锐对金属结合剂CBN砂轮表面形貌的影响

采用电火花修锐方法对青铜结合剂锯齿形CBN砂轮在平面磨床上进行修锐实验,对修锐前后的砂轮表面形貌进行观测,修锐后砂轮的有效磨粒数、磨粒凸出高度明显增加,修锐时间以4~6h为宜;采用修锐后的砂轮对材料2T8/SK5进行了锯齿磨削加工实验,经测量,锯齿角度轮廓精度有较大提高。电火花修锐方法适合于金属基CBN砂轮的修锐。     

旋转金刚石修整工具修整超硬磨料砂轮的研究

本文对比研究了金刚石修整笔和旋转金刚石修整工具,在修整超硬磨料砂轮时修整力、工具磨损、修整效率等参数的变化规律,结果表明:超硬磨料砂轮的修整中,旋转金刚石修整工具修整力、修磨效率和磨损等几乎不随修整次数增加发生变化,其原因是修整工作是由整个圆周上金刚石分担,旋转型金刚石修整工具在修整过程中,具有挤压砂轮的作用,使被修整的金刚石砂轮表面具有较好锋利度.结果表明:在优化的修整工艺条件下,旋转金刚石工具可以实现对超硬磨料砂轮的精密修整.     

粗磨粒金刚石砂轮精密磨削工程陶瓷的试验研究

为了实现粗磨粒金刚石砂轮延性域磨削加工SiC陶瓷材料,采用碟轮对粒径为297~420μm的粗磨粒金刚石砂轮进行了精密修整。然后,使用经过修整好的粗磨粒金刚石砂轮对SiC陶瓷进行磨削加工。在此基础上,对不同的砂轮线速度、工件进给速度、磨削切深对SiC陶瓷表面粗糙度和表面形貌的影响进行了研究。试验结果表明:经过精密修整的粗磨粒金刚石砂轮是能够实现SiC陶瓷材料的延性域磨削的,表面粗糙度值Ra达到0.151μm;随着砂轮线速度增大、工件进给速度和磨削切深减小,SiC陶瓷表面的脆性断裂减小,塑性去除增加。