金刚石微粉砂轮超精密磨削技术

论述了金刚石微粉砂轮超精密磨削的特点、存在的技术难题及其发展前景。对金刚石微粉砂轮超精密磨削机理进行了探讨，认为它是以微切削为主的多种作用的融合；研究了金刚石微粉砂轮修整机理及其常用的有效修整方法；提出了树脂-金属复合结合剂金刚石微粉砂轮的构想，论述其结构的形成、制作过程及其实际磨削效果；最后，探讨了进行金刚石微粉砂轮超精密磨削时的影响因素及环境条件。     

电火花修整金刚石微粉砂轮的磨削特性

地于金属结合剂金刚石微粉砂轮来说，电火花修整法是一种高效的修整方法，本文讨论了电火花后青铜结合剂金刚石微粉砂轮磨削工程陶瓷的磨削力、磨削工件表面粗糙度特性，并同常规磨削法修整进行了比较。     

金刚石微粉砂轮电火花修锐微观研究

电火花修锐是金属结合剂粗粒度金刚石砂轮的理想修锐方法，研究表明，金属结合剂金刚石微粉砂轮的电火花修锐表面形貌同金属结合剂粗粒度金刚石砂轮的电火花修锐及磨削法修锐有很大差别。本文从微观角度分析了金属结合剂金刚石微粉砂轮的电火花修锐特性及其影响因素。     

金刚石砂轮V形尖端切向磨削修整试验研究

针对超硬模具微结构磨削过程中金刚石砂轮V形尖端几何精度难以保证以及修整困难等问题,提出碳化硅修整轮切向磨削修整方法,采用不同修整参数对树脂结合剂和金属结合剂金刚石砂轮V形尖端进行修整试验,并采用修整后的金刚石砂轮进行了微结构阵列磨削试验。结果表明:在一定的修整参数下,树脂结合剂和金属结合剂金刚石砂轮的尖端圆弧半径分别达到3.5μm和2.0μm;两种砂轮尖端圆弧半径随着修整轮进给速度、修整深度的增加而增大,随着金刚石砂轮转速和修整轮粒度号的增加而减小;金属结合剂金刚石砂轮修整效率较低,修整后的尖端圆弧半径较小。微结构阵列磨削结果表明,修整后的两种金刚石砂轮能够满足微结构加工,而且发现树脂结合剂金刚石砂轮加工的微结构表面质量较好,更易于实现延性域磨削。     

金刚石砂轮的分类及研究进展

金刚石砂轮是磨削加工技术中使用最为广泛的加工工具,按结合剂的不同金刚石砂轮一般可以分为树脂结合剂金刚石砂轮、陶瓷结合剂金刚石砂轮和金属结合剂金刚石砂轮。本文旨在对近年来国内外对树脂结合剂金刚石砂轮、陶瓷结合剂金刚石砂轮以及金属结合剂金刚石砂轮的研究工作做一简单的综述,为今后通过改进工艺,将陶瓷结合剂、金属结合剂及树脂结合剂的优点加以综合,开发新型的金刚石砂轮奠定基础。     

基于砂轮电火花整形的ELID磨削实验研究

在ELID精密镜面磨削机理和氧化膜状态表征的理论指导下,通过对电火花粗整形和精整形后形成硬质层和去除硬质层的金属结合剂金刚石砂轮进行ELID电解对比实验,研究了3种砂轮ELID电解电流曲线和电解后砂轮表面氧化膜的变化,实验并分析不同砂轮电解后对GCr15轴承钢加工表面粗糙度的影响。实验结果证明:电火花整形后的砂轮,表面硬质层阻值较大,不宜直接用于ELID精密镜面磨削加工;电火花整形技术可以有效提高砂轮表面的强度和硬度,能够提高砂轮的耐磨性;为保证砂轮表面形成的硬质层最薄,电火花精整形时需选用较小的放电参数。     

金刚石纤维砂轮的制备及磨削表面质量研究

提出和制备一种新型结构的金刚石纤维砂轮。利用粉末注射成形技术和真空钎焊技术制备出长径比大、金刚石把持力大的金刚石纤维,通过在砂轮胎体材料中添加造孔剂引入多孔隙结构以提高容屑空间,将金刚石纤维在砂轮胎体材料中进行有序排布,对砂轮胎体材料进行热压成形制备出新型金刚石纤维砂轮。新型金刚石纤维砂轮制备后,开展其与普通树脂结合剂金刚石砂轮在相同试验条件下的磨削表面质量研究。试验结果表明:金刚石纤维砂轮磨削表面质量优于普通树脂结合剂砂轮,加工表面完整性较好,宏观裂纹和表面损伤相对较少;当进给速度为40 mm/s,磨削深度为40μm时,金刚石纤维砂轮磨削表面粗糙度为0.52μm,比普通树脂结合剂砂轮的磨削表面粗糙度降低了20%;相同试验条件下,新型金刚石纤维砂轮的磨削表面残余应力下降了8%~12%,金刚石在磨削过程中主要经历了完整、小块破碎、大块破碎、磨耗等正常磨损形式,其具有较长的使用寿命。     

小直径青铜结合剂微粉砂轮的电火花精密修整实验研究

青铜结合剂微粉金刚石砂轮常用于脆硬材料的超精密磨削加工,但其修整十分困难;采用内冲式弧面铜钨电极对W10青铜结合剂微粉金刚石砂轮进行了电火花修整试验研究;搭建试验平台并设计三种不同弧度的内冲式电极,采用超景深三维显微镜、精密粗糙度仪、CCD激光位移传感器以及扫描电子显微镜,对修整后的砂轮进行了表面形貌检测、轮廓检测和磨削性能测试;检测结果表明60?弧面电极的内冲效果最好,修整砂轮表面磨粒突出明显,数量较多且密集度高,金刚石磨粒保存完好;砂轮圆跳动误差值最小,可达1.7?m、1.8?m、1.8?m;试验验证了采用60?弧面电极修整砂轮的磨削性能最好,加工的试件表面粗糙度可达Ra2.273 nm,已基本达到超精密镜面磨削的质量。     

金刚石砂轮电解修整磨削液的防锈性能研究

分析几种防锈添加剂对金属结合剂金刚石砂轮电解修整磨削液防锈性能的影M向，通过试验确定了几种防锈添加剂的合理含量，以及不同氯化钠电解液浓度所对应的各类添加剂含量。论文确定了金刚石砂轮电解修整磨削液的基本组成，并进行了电解修整磨削液的电解性能试验。     

硬质合金超精密镜面磨削的实验研究

采用金属结合剂超硬磨料砂轮在线电解修整 (ELID)精密镜面磨削技术 ,对几类常用的硬质合金分别进行了精密镜面磨削实验 ,获得Ra6～ 17nm的高质量表面。     

Recognition of diamond grains on surface of fine diamond grinding wheel

The accurate evaluation of grinding wheel surface topography, which is necessary for the investigation of the grinding principle, optimism, modeling, and simulation of a grinding process, significantly depends on the accurate recognition of abrasive grains from the measured wheel surface. A detailed analysis of the grain size distribution characteristics and grain profile wavelength of the fine diamond grinding wheel used for ultra-precision grinding is presented. The requirements of the spatial sampling interval and sampling area for instruments to measure the surface topography of a diamond grinding wheel are discussed. To recognize diamond grains, digital filtering is used to eliminate the high frequency disturbance from the measured 3D digital surface of the grinding wheel, the geometric features of diamond grains are then extracted from the filtered 3D digital surface, and a method based on the grain profile frequency characteristics, diamond grain curvature, and distance between two adjacent diamond grains is proposed. A 3D surface profiler based on scanning white light interferometry is used to measure the 3D surface topography of a #3000 mesh resin bonded diamond grinding wheel, and the diamond grains are then recognized from the 3D digital surface. The experimental result shows that the proposed method is reasonable and effective.     

复合电加工修整金刚石砂轮的研究

复合电加工修整金刚石砂轮技术,其方法简单实用,不仅能够修整金属结合剂的砂轮,也能修整树脂结合剂的砂轮。详细介绍了复合修整机理及修整效果。     

基于新型金刚石砂轮的Al2O3陶瓷磨削性能

利用粉末注射成形和真空钎焊技术制备了一种新型金刚石砂轮,制备的新型金刚石砂轮具有金刚石把持力大、金刚石微刃有序排布等特点。进行了基于新型金刚石砂轮的Al2O3陶瓷磨削性能研究。实验结果表明：相对于普通树脂结合剂金刚石砂轮,新型金刚石砂轮磨削Al2O3陶瓷的加工表面形貌完整性较好,宏观裂纹和表面损伤相对较少;表面粗糙度较小,当进给速度为40mm/s、磨削深度为40μm时,加工表面粗糙度Ra在0.68μm左右;在相同实验条件下,新型金刚石砂轮的磨削力减小了12%~17%,磨削温度降低了80~120℃。     

超硬磨料砂轮的激光修锐技术研究

激光修整超硬磨料砂轮的原理,利用Ｎｄ：ＹＡＧ固体脉冲激光器进行激光修锐青铜结合剂和树脂结合剂硬磨料砂轮的试验,用扫描电镜观察了激光修锐前后砂轮表面的微观表貌,对激光作用下砂轮表面不同结合剂材料的去除机理进行了分析,通过磨削陶瓷试验,研究激光修锐的金刚石砂轮的磨削性能,并与普通砂轮磨削肖修锐的金刚石砂轮进行对比。结果表明,采用试验所确定的激光参数可选择性地去除砂轮表面的结合剂材料,而不损伤超硬磨粒,     

Recognition of diamond grains on surface of fine diamond grinding wheel

The accurate evaluation of grinding wheel surface topography, which is necessary for the investigation of the grinding principle, optimism, modeling, and simulation of a grinding process, significantly depends on the accurate recognition of abrasive grains from the measured wheel surface. A detailed analysis of the grain size distribution characteristics and grain profile wavelength of the fine diamond grinding wheel used for ultra-precision grinding is presented. The requirements of the spatial sampling interval and sampling area for instruments to measure the surface topography of a diamond grinding wheel are discussed. To recognize diamond grains, digital filtering is used to eliminate the high frequency disturbance from the measured 3D digital surface of the grinding wheel, the geometric features of diamond grains are then extracted from the filtered 3D digital surface, and a method based on the grain profile frequency characteristics, diamond grain curvature, and distance between two adjacent diamond grains is proposed. A 3D surface profiler based on scanning white light interferometry is used to measure the 3D surface topography of a #3000 mesh resin bonded diamond grinding wheel, and the diamond grains are then recognized from the 3D digital surface. The experimental result shows that the proposed method is reasonable and effective. __________ Translated from Journal of Dalian University of Technology, 2007, 47(3): 358–362 [译自: 大连理工大学学报]     

树脂结合剂含量对单晶硅片减薄加工用砂轮性能的影响规律研究

通过磨削实验,研究了树脂结合剂含量对用于单晶硅片减薄加工的金刚石砂轮的力学特性和磨削性能的影响,对砂轮的硬度、抗压强度、气孔率、磨削比、堵塞现象等进行了对比分析.结果表明,随着树脂结合剂含量增加,砂轮的硬度、抗压强度逐渐增大,气孔率变化不大.在单晶硅片的磨削实验中,随着树脂结合剂含量增加,砂轮的磨削比逐渐增大;树脂结合...     

F-Theta自由曲面透镜的精密与镜面磨削

针对光学玻璃的F-Theta自由曲面透镜加工困难等问题,提出将金刚石砂轮的椭圆环面代替圆环面,进行F-Theta自由曲面磨削加工,研究形状误差的补偿磨削方法和光学玻璃的镜面磨削工艺。根据F-Theta透镜的自由曲面建立砂轮与工件相切的刀具轨迹法向算法。采用#46粗金刚石砂轮修整成椭圆环面,提出自由曲面磨削的法向误差补偿加工模式。最后,采用#3000超细金刚石砂轮的椭圆环面进行轴向磨削试验。试验结果表明:传统的垂直误差补偿磨削可减小面形误差45.9%及其PV值11.6%;而新提出的法向误差补偿磨削可减小面形误差47.9%及其PV值41.5%。此外,超细砂轮磨削可使得自由曲面的粗糙度达到28 nm,其镜面磨削工艺有别于较粗砂轮磨削工艺。因此,椭圆环面砂轮的法向补偿磨削是提高自由曲面加工精度的有效方法,而且,无需研磨抛光就可以实现光学玻璃的自由曲面镜面磨削。     

多孔钎焊砂轮的制备及SiC陶瓷磨削试验研究

基于模压成形和真空固相烧结工艺,选用Cu-10Sn结合剂、经氧化预处理的TiH2钎焊造孔剂、MBD8金刚石磨粒,制备出磨粒把持力大、孔隙分布均匀的多孔钎焊金刚石砂轮（PBDGW）。开展PBDGW与多层钎焊金刚石砂轮（MBDGW）的SiC陶瓷磨削对比试验,从磨削力、工件表面粗糙度和表面/亚表面形貌等方面分析砂轮的磨削性能。试验结果表明：与MBDGW相比,PBDGW磨削SiC陶瓷的切向力下降了8.4%～23.6%、法向力下降了10.2%～38.6%,磨削加工表面粗糙度平均降幅为10.4%;工件表面完整性较好,表面/亚表面的脆性断裂、微观裂纹等缺陷较少。     

一种磁场控制成形的砂轮制备方法

提出了一种基于磁场作用来实现磨粒规则排布的砂轮制备方法,设计了金刚石微粉砂轮成形装置,并对其磁路及环形磁场分布进行了仿真。观察了环形磁场的分布状况,制作了磁控砂轮,并用制作的磁控砂轮磨削了碳化钨试件。试件表面粗糙度Ra达到了29nm,与非磁控砂轮相比,表面质量得到了明显提高。     

光学自由曲面反射镜模芯的镜面成型磨削

采用精密修锐修整的圆弧形粗金刚石砂轮在CNC精密磨床上进行了数控成型磨削加工,实现了高效镜面磨削。分析金刚石砂轮圆弧形轮廓的成型修整原理,建立了圆弧形修整的数控模式。通过建立曲面数控成型磨削的行走轨迹算法,实现了自由曲面的圆弧包络成型磨削加工。分析了磨削工艺参数和砂轮出刃形貌参数与超光滑表面形成的作用机制,进行了镜面磨削试验并检测表面微观形貌和粗糙度,分析实现镜面磨削的脆/塑性磨削转换机理。理论分析表明,降低砂轮行走速度,提高砂轮转速以及改善出刃形貌可以获得纳米级粗糙度的超光滑磨削表面。试验结果显示,先将砂轮修锐修整再控制砂轮行走速度小至15 mm/min时,表面粗糙度小于10 nm以下,且微观加工表面没有发生脆性破坏,形成镜面。加工高速钢自由曲面时,面形误差(PV值)可以达到10 μm以下,表面粗糙度R_a可以达到约16 nm。实验结果表明:利用数控技术和粗金刚石砂轮可以实现自由曲面模芯的高效镜面磨削加工,保证了高精度的光学自由曲面反射镜注塑模芯。