工程陶瓷材料精密磨削加工技术的新发展

随着材料科学技术的进步,有关硬脆材料以及各种增韧、增强新型复合材料的精密、超精密磨削加工技术和材料表面成形技术成为当今世界各国研究的热点.文章介绍了陶瓷材料的结构和力学特性,陶瓷材料磨削机理和当前各种先进的精密磨削加工方法和超声磨削方法,为陶瓷材料加工的进一步发展提供了依据.     

基于ELID精密镜面磨削技术的外圆精加工工艺

为了探究外圆精加工的新途径,采用在线电解修整(electrolytic in-process dressing,ELID)精密镜面磨削技术,对外圆进行ELID精密超精密磨削实验.鉴于许多典型难加工材料的平面精密加工和高效加工是通过ELID精密镜面磨削技术解决的,通过改装机床工艺设备、优化工艺参数,得到当砂轮线速度为20 m/s、磨削深度为10μm、电极间隙为0.3 mm、电压为10 V、电流为1 A、占空比为2/3时,已加工表面的表面粗糙度为0.025μm,外圆磨削状态最佳,加工工件的表面质量最优.     

陶瓷磨削技术的研究进展

随着先进陶瓷材料的开发和应用的日益广泛，陶瓷材料的加工技术和陶瓷材料本身的理论研究得到了长足的发展。从上世纪90年代开始，国内外学者进行了大量的研究，在陶瓷磨削的新方式、陶瓷磨削的材料去除机理、磨削加工损伤和强度损失的定性定量分析、砂轮修整技术的发展等多方面都取得了积极的研究成果。结合近年来相关的文献资料，对国内外陶瓷磨削的研究成果进行了系统综述，分别介绍了陶瓷材料的去除机理和陶瓷加工领域的一些新型磨削方式。     

陶瓷材料的机械磨—放电复合加工技术研究

对陶瓷材料的金刚石砂轮磨削加工和放电加工机理进行了研究,并提出了机械磨—放电复合加工技术。由于该复合加工技术有效地结合了放电加工和机械磨削加工的特点,并且二者互为有利条件,因而能高效率、高质量地加工陶瓷材料。实验结果表明,该复合加工技术的加工效率是机械磨削加工的3倍左右,并且加工表面质量与机械磨削相近。     

ELID精密镜面磨削技术的应用

采用自行开发ＥＬＩＤ的磨削装置对硬质合金、工程陶瓷、高速钢等难加工材料进行精密镜面磨削,得到表面粗糙度为Ｒａ０．００３～０．０２５μｍ的加工表面．实现了ＥＬＩＤ磨削技术在平面、内圆和外圆精密镜面磨削中的应用．     

ELID磨削技术在硬脆材料精密超精密加工中的应用

介绍了ＥＬＩＤ磨削技术的基本原理,分析了ＥＬＩＤ技术磨削硬脆材料的加工机理,并应用该技术对硬质合金、工程陶瓷和光学玻璃等典型硬脆材料实现了超精密镜面加工．磨后工件达到Ｒａ为０．００３～０．０１８的镜面．     

电火花技术在成型磨削加工中的应用

采用电火花加工技术和计算机控制技术 ,对成型磨削的方法进行了研究 .利用高纯石墨作磨轮电极材料 ,并将其预加工成型 ;通过计算机系统控制磨轮电极与工件间的相对运动及火花放电的参数 ,完成对工件的成型磨削加工 ;利用预成型的样板刀对磨轮进行实时修整与补偿 ,可以极大的减少电极损耗对磨削精度和表面粗糙带来的不利影响 .该技术和方法较好地解决了传统方法难以加工的高硬度、易碎和易变型等零件的成型磨削问题 .文中给出了磨轮半径损耗值的估算公式     

微量润滑磨削加工技术研究进展

微量润滑磨削加工技术是一种新型环保高效率的加工技术,具有所需磨削液量少、磨削力小等特点,而且有利于刀具的保养,能够有效提高工件质量。但是,微量润滑磨削加工技术高压气流的冷却性能十分有限,无法满足磨削区亟须降温的需求,而传统浇注式冷却技术通过使用大量磨削液可满足这一需求。综述了微量润滑磨削加工技术的研究背景、发展现状和最新研究成果,以期为进一步研究微量润滑磨削加工技术的特性和原理奠定理论基础。     

硅片精密磨削用砂轮的研究综述

砂轮作为硅片精密磨削加工过程中的关键加工工具备受关注.对硅片精密磨削用砂轮的国内外研究情况进行了总结分析,认为在其制备技术研究方面还需进一步的理论支撑;在磨损与观测评价方法研究方面,宜从砂轮建模入手,结合磨削硅片的材料特性,建立不同磨削阶段的砂轮磨削磨损模型;分析其磨损机理,同时优选砂轮观测评价方法,试验验证磨损过程.     

高精度超薄水晶片表面超声磨削机理的研究

高精度超薄水晶片的加工效率、表面损伤及翘曲变形等问题，一直是从事该方面研究和生产的难题之一。本文利用超声加工宏观磨削力、磨削应力、磨削热小，对加工材料表面损伤低的特点，再结合相关磨料对高精度超薄水晶片表面进行超声磨削加工。在工作机理研究的基础上，对超薄水晶片超声磨削进行了实验研究，优化了其工作参数，获得了满意的效果，为该技术的实际应用奠定了理论与实验基础。     

新型陶瓷球研磨方式的力学分析

为进一步提高陶瓷球的研磨精度和研磨效率 ,对一种新型的陶瓷球研磨方式———锥形研磨开展研磨实验研究 ,对陶瓷球研磨运动规律、陶瓷球表面研磨迹线分布规律、陶瓷球研磨动力学进行分析 ,确定陶瓷球研磨中的主要几何和力学参数 ,以取得最佳的研磨效果 .     

Surface topography of fine-grained ZrO<Subscript>2</Subscript> ceramic by two-dimensional ultrasonic vibration grinding

The surface quality of fine-grained ZrO2 engineering ceramic were researched using 270# diamond wheel both with and without work-piece two-dimension ultrasonic vibration grinding(WTDUVG). By AFM images, the surface topography and the micro structure of the two-dimensional ultrasonic vibration grinding ceramics were especially analyzed. The experimental results indicate that the surface roughness is related to grinding vibration mode and the material removal mechanism. Surface quality of WTDUVG is superior to that of conventional grinding, and it is easy for two-dimensional ultrasonic vibration grinding that material removal mechanism is ductile mode grinding.     

超声珩磨油石修整技术研究(1)

通过对超声珩磨油石专用工装的设计、制造及修整参数试验,给出了磨削工程陶瓷等超硬材料时超声珩磨油石修整的工艺规范．同时,借助电镜和表面轮廓仪考察了不同参数下超声珩磨油石的修整地貌及磨削表面形貌．研究表明：用磨削法修整结合剂密实型超声油石,其磨粒突出高度据不同修整参数可以满足超硬材料加工的不同要求,所设计的专用工装简单易行．     

超声珩磨油石修整技术研究(1)

通过对超声珩磨油石专用工装的设计、制造及修整参数试验,给出了磨削工程陶瓷等超硬材料时超声珩磨油石修整的工艺规范.同时,借助电镜和表面轮廓仪考察了不同参数下超声珩磨油石的修整地貌及磨削表面形貌.研究表明:用磨削法修整结合剂密实型超声油石,其磨粒突出高度据不同修整参数可以满足超硬材料加工的不同要求,所设计的专用工装简单易行.     

数控超声磨削陶瓷叶片型面刀位轨迹计算

介绍了陶瓷超声磨削加工现状,建立了平行直纹面数学模型.分析了用圆柱磨轮四轴数控超声磨削平行直纹面时原理误差,并提出减小误差的措施,计算出磨轮空间轨迹,并进行陶瓷叶片型面超声磨削加工工艺试验.试验结果表明,超声磨削加工陶瓷叶片型面是可行的,所完成的刀位计算可有效减小原理误差.     

高速电主轴单元的振动性能研究

目的高速电主轴单元是实现高速、超高速磨削加工的关键技术之一．主要研究应用陶瓷轴承对电主轴动态性能的影响．方法采用“外点惩罚函数法”与“凑整解法”相结合的算法进行了陶瓷球轴承优化设计，并对电主轴进行了静、动态性能实验研究．结果探讨了陶瓷轴承电主轴单元结构布局形式的选择，分析了高速电主轴的振动性能．结论研究表明，应用陶瓷轴承作为主轴支承，电主轴单元振动小、温升低、运转精度高，有效提升电主轴功率和极限转速，适应高速、高效磨削加工的要求．     

HIP-SN陶瓷轴承套圈磨削特性的实验

目的研究HIP-SN陶瓷轴承套圈的磨削特性，提出改善氮化硅陶瓷套圈磨削效率和磨削质量的关键因素和条件.方法运用INV306DF振动采集仪在线监测HIP-SN陶瓷套圈在磨削加工中的振动信号，通过扫描电镜获得了磨削表面的SEM图.结果计算出Si3N4陶瓷临界磨削深度值dc为0.004 mm.由Coinv DASP2003进行频谱分析，得到不同转速下主轴单元振动幅频图.结论在实验条件下，提高砂轮速度有助于增加塑性变形，以获得较高的去除率；通过SEM图，得出陶瓷材料的去除机理包括塑性变形和延性切削；同时，适当地减小磨削深度、提高砂轮速度，将能够实现陶瓷的延性磨削、改善工件的加工质量.     

高性能陶瓷零件的磨削加工

采用压痕损伤理论研究和分析高性能陶瓷材料的磨削加工过程及其对加工表面和零件性能的影响。提出了陶瓷零件的两种磨削加工机理：１类似于过域值压痕的脆性断裂机理，２类似于亚域值压痕的塑性变形机理，分析了高性能陶瓷无零件磨削加工过程中，工件材料，加工机床性能，金刚石砂轮等方面参数对零件加工质量的影响。