电镀金刚石砂轮面磨削氧化铝陶瓷的机理研究

本文利用电子扫描电镜、观察了金刚石磨粒的微切削刃以及氧化铝陶瓷试件的磨削时的表面,已磨削表面,对电镀金刚石砂轮磨氧化铝陶瓷的机理进行了研究,指出了氧化铝陶瓷已磨削表面的缺陷以及脆性袭纹为主,磨削温度对材料去除过程影响很大,有可能存在非裂纹扩展的陶瓷材料去除方式。     

电镀金刚石砂端磨氧化铝陶瓷的机理研究

本文利用电子扫描电镜,观察了金刚石磨粒的微切削刃以及氧化铝陶瓷试件的磨削表面,已磨表面,对电镀金刚石砂轮端磨氧化铝陶瓷的机理进行了研究,指出氧化铝陶瓷已磨表面的缺陷以脆性裂纹为主,磨削温材料去除过程影响很大,有可能存在非裂主展的陶瓷去除方式。     

树脂金刚石砂轮加工氧化铝陶瓷的磨削工艺试验研究

为改善氧化铝陶瓷的磨削效果,分别使用粒度尺寸125~150 μm和38~45 μm的金刚石制备树脂结合剂砂轮,并进行磨削实验,研究表面粗糙度、材料去除方式和材料去除比例随磨削参数的变化规律,观察并分析氧化铝陶瓷磨削后的表面微观形貌。结果表明:氧化铝陶瓷的表面粗糙度可以达到R_a 0.418 μm,材料去除比例可达到95%;用粒度尺寸38~45 μm的金刚石制备的树脂结合剂砂轮在切深≤ 2 μm,工件移动速度为0.15 m/min加工时,材料由延性域的塑性去除转变为脆性去除。优化后的加工工艺为先以磨料粒度尺寸125~150 μm的树脂金刚石砂轮在切深为4 μm时进行初步加工,再用磨料粒度尺寸38~45 μm的树脂金刚石砂轮进行光磨,可以兼顾高效与精密两方面的要求。      

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。     

工程陶瓷磨削表面裂纹损伤深度模型研究

使用金刚石砂轮磨削是对陶瓷进行加工最常用的方法,但由于磨削抗力大,使被磨陶瓷零件常常会产生裂纹等表面损伤.文章基于压痕断裂力学建立陶瓷磨削表面裂纹损伤深度模型,通过针对氮化硅材料进行单行程磨削实验和表面裂纹损伤深度观测实验,确定了损伤深度模型中的参数,并对模型预测结果和实验结果进行比较,验证了陶瓷磨削表面裂纹损伤深度模型的有效性.陶瓷磨削亚表面裂纹损伤深度正比例于磨削深度和工件台速度,反比例于砂轮转速,其中磨削深度对陶瓷磨削表面裂纹损伤深度的影响最高.运用该模型,根据磨削输入参数可以预测和控制陶瓷的磨削损伤深度,从而可以优化陶瓷磨削过程,提高磨削效率、降低加工成本和降低加工损伤.     

钎焊金刚石砂轮修整实验研究

单层钎焊金刚石砂轮的圆度轮廓精度由于受磨料粒径和钎焊结合剂层高度不均匀等因素的影响而使其难以在工程陶瓷等硬脆材料精密磨削中应用.然而单层钎焊金刚石砂轮的修整是直接对金刚石磨粒进行微量的磨损,修整难度大、效率低,因此,探讨快捷且精密的整形方法就成了解决其应用问题的关键技术之一.在本文研究中,分别采用铁基金刚石烧结磨块、钎焊细粒度金刚石板和氧化铝磨块三种整形工具对钎焊金刚石砂轮进行了磨削法整形实验研究,实验结果表明利用氧化铝磨块进行磨削修整效率极低;钎焊金刚石板磨削修整虽然效率高,但是对砂轮表面金刚石磨粒造成大量破碎磨损;铁基金刚石烧结磨块在整形过程中可稳定地以磨平方式磨损砂轮表面金刚石磨粒,经精密整形后的砂轮圆度轮廓精度较高,用其磨削工程陶瓷时工件表面的犁沟和裂纹明显减少.     

微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷的磨削力和表面粗糙度特征

在不同磨削深度、砂轮转速和进给速度组合下,研究微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷过程的磨削力及工件的表面粗糙度的变化规律,并筛选出低磨削力和低工件表面粗糙度的加工工艺参数。试验结果表明:在微粉金刚石钎焊砂轮的磨削过程中,氧化铝陶瓷主要通过脆性断裂的方式去除;随着磨削深度、进给速度的增加,砂轮在进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都上升;随着砂轮转速的增加,进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都下降。试验获得的低磨削力和低工件表面粗糙度精密加工工艺参数分别为:磨削深度为1.0 μm,进给速度为12 mm/min,砂轮转速为24 000 r/min和磨削深度为1.0 μm,进给速度为1 mm/min,砂轮转速为20 000 r/min。低磨削力磨削时,微粉金刚石钎焊砂轮受到的X方向和Z方向的磨削力分别为0.15 N和0.72 N;精密加工后的氧化铝陶瓷的表面粗糙度值可达0.438 μm。      

工程陶瓷磨削的微观研究

为了深入认识工程陶瓷的磨削过程,提高磨削质量,利用扫描电镜对工程陶瓷磨削表面及砂轮表面进行了微观研究。结果表明,经金刚石砂轮磨削过的工程陶瓷表面存在着致密的微裂纹及凹坑;树脂结合剂金刚石砂轮修锐后,磨粒与结合剂间有微细缝隙,因而磨削中磨粒易脱落,使砂轮表面形成孔穴。     

工程陶瓷磨削的微观研究

为了深入认识工程陶瓷的磨削过程，提高磨削质量，利用扫描电镜对工程陶瓷磨削表面及砂轮表面进行了微观研究。结果表明，经金刚石砂轮磨削过的工程陶瓷表面存在着致密的微裂纹及凹坑；树脂结合剂金刚石砂轮修锐后，磨粒与结合剂间有微细缝隙，因而磨削中磨粒脱落，使砂表面形成孔穴。     

不同结合剂金刚石砂轮磨削氧化铝陶瓷工艺实验研究

本文利用树脂、青铜、铸铁三种结合剂金刚石砂轮,以氧化铝陶瓷为加工对象,通过研究各自的磨削比、磨削力、磨削表面粗糙度等指标,进行了三种结合剂砂轮的磨削性能比较,发现铸铁结合剂金刚石砂轮和ＥＬＩＤ（在线电解修整）磨削方法比较适合氧化铝陶瓷等硬脆材料的磨削（尤其是精密磨削）。     

钎焊砂轮精密磨削K9玻璃的实验研究

K9玻璃广泛应用于高端光学元件,但K9玻璃是具有难加工性质的脆性材料。为了提高磨削效率,尽量减少磨削损伤以及减轻后加工工序的难度,降低加工成本,许多研究者都在开展K9玻璃的加工技术研究。钎焊砂轮具有磨粒出露高度大、磨粒易排序等特点,采用钎焊金刚石砂轮对K9玻璃进行精密磨削,研究砂轮在修整过程中的变化,并观察K9磨削表面质量随磨削工艺参数的变化。实验结果表明:砂轮修整时磨粒会出现平台磨损、棱边钝化等形态变化,磨削K9玻璃表面会出现有磨痕纹理的光泽区域和剥落破碎的坑点。     

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。      

自锐性金刚石树脂砂轮磨削性能的研究

本文通过对比磨削试验，研究了自锐性金刚石(CSD)树脂砂轮的磨削性能。试验结果表明，由于CSD形状小规则，有许多凹入角和粗糙表面，树脂结合剂对CSD的把持力较普通金刚石强，所以在磨削各参数相同的条件下，自锐性金刚石砂轮与普通金刚石砂轮相比，其磨削比提高60％以上。且由于CSD的内部为许多单个亚晶粒所组成的镶嵌的颗粒，因此在应力作用下，只有很小的不规则的碎片崩掉，从而在每个颗粒的表面上留下许多新的小切削刃，故其加工工件的表面粗糙度值较低。     

聚晶金刚石刀具磨削机理试验研究

本文通过观察聚晶金刚石（PCD）磨削表面的微观形貌及背散射立体像，研究了PCD材料的磨削机理。结果表明，在磨削过程中，PCD材料会产生冲击脆性去除、沿晶疲劳脆性地去除、沿晶疲劳脆性去除、疲劳点蚀脆性去除、热化学去除及机械热去除。其主次顺序取决于磨削工艺参数。因冲击脆性去除直接产生PCD刀具刃口锯齿缺陷，所以在磨削中应尽量减少这种去除。     

Grinding of nanostructured ceramic coatings: surface observations and material removal mechanisms

Surface grinding of thermally sprayed nanostructured WC/12Co and Al₂O₃/13TiO₂ (n-WC/12Co and n-Al₂O₃/13TiO₂) coatings has been undertaken with diamond wheels and under various grinding conditions. This paper investigates the effects of the grinding parameters such as depth of cut, feedrate, wheel grit size and bond materials on grinding forces, surface finish and surface topography. Different from their consolidated counterparts, the coatings have large quantities of defects inherited from thermal spray process, which greatly influence the grinding process and ground coatings. The competing phenomenon between the effects on surface finish from both the thermal spray process and the grinding process is studied. Different surface topographies are observed and their relationship with grinding conditions and material properties is investigated. Furthermore, the material removal mechanisms in grinding are explored. The effects of grinding parameters, material properties and the defects from thermal spray process on material removal mechanisms are discussed.     

特种陶瓷端面磨削的实验研究

本文采用不同粒度、不同浓度的树脂结合剂金刚石砂轮,对两种典型的特种陶瓷材料ZrO2与Si3N4进行了端面磨削实验研究;通过在线监测磨削力和功率消耗,并结合加表面的SEM微观分析,探讨了ZrO2与Si3N4陶瓷表面的形成特征及材料的去除机理。     

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...     

Ni-Cr合金真空单层钎焊金刚石砂轮

单层高温钎焊超硬磨料砂轮具有传统电镀砂轮无法比拟的优异磨削性能 ,国内应及早研制开发应用此种砂轮。本文利用真空炉中钎焊的方法 ,用Ni Cr合金钎料 ,适当控制钎焊温度、保温时间和冷却速度 ,实现了金刚石与钢基体间的高强度连接。扫描电镜X射线能谱 ,结合金相及试样逐层的X射线结构分析 ,剖析了Ni Cr合金与金刚石和钢基体钎焊界面的微区组织结构 ;揭示了Ni Cr合金对金刚石和钢基体表面的浸润和钎焊机理。即在钎焊过程中会在金刚石界面形成富Cr层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr7C3,在钢基体结合界面上Ni Cr合金和钢基体中的元素相互扩散形成冶金结合 ,这是实现合金层与金刚石和钢基体都有高结合强度的主要因素。最后重负荷磨削试验表明金刚石为正常磨损 ,没有整颗金刚石脱落 ,说明金刚石确有高的把持强度     

Grinding characteristics in high speed grinding of engineering ceramics with brazed diamond wheels

An investigation was undertaken to explore the grinding characteristics and removal mechanisms in high speed grinding of three engineering ceramics—alumina, silicon nitride, and zirconia—by using brazed diamond wheels of two different grit sizes. The grinding forces and surface roughness were measured and the morphological features of ground workpiece surfaces were examined. The results indicate that material removal mechanisms are different for the three ceramics at high grinding speeds. For alumina, the removal is dominated by brittle fracture. For silicon nitride and zirconia, the ductile removal prevails in the grinding. For each of the three ceramics, grinding power per unit width is found to be nearly proportional to the rate of plowed surface area generated per unit time per unit width, indicating that the grinding energy expended is mainly associated with sliding and plowing.     

基于灰色关联理论的RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削工艺参数优化

开展反应烧结碳化硅陶瓷电火花机械复合磨削试验，分析砂轮参数、磨削参数以及放电参数对陶瓷表面粗糙度、材料去除率、砂轮磨损率以及法向磨削力的影响规律。结果表明:与普通磨削相比，电火花机械复合磨削能提高RB-SiC陶瓷的材料去除率，且有效降低磨削时的法向磨削力；但过高的放电能量会造成砂轮的严重磨损，导致材料去除率和磨削表面质量降低。基于灰色关联理论和正交试验对工艺参数进行优化，并开展试验对优化结果进行验证。结果表明:优化后的工艺参数能有效提高材料去除率和磨削表面质量，并降低法向磨削力和砂轮磨损率。