陶瓷结合剂金刚石砂轮修整的研究(Ⅲ)——杯形砂轮修整器的修整机理

在前两篇文章中,笔者提出了一种以杯形砂轮为工具的金刚石砂轮修整方法。本文探讨了以该方法修整陶瓷结合剂金刚石砂轮的机理。主要结论如下:(1)杯形砂轮的修整作用主要取决于从GC砂轮上脱落下来的磨粒对金刚石磨粒和结合剂桥的冲击。(2)杯形砂轮越软,其上脱落下来的磨粒越大,修整效率越高,但金刚石砂轮表面越粗糙。(3)用烧结体多点金刚石笔修整时,从最外表面开始,金刚石砂轮表层磨粒依次被金刚石笔削去。(4)作为添加材料加入到陶瓷结合剂金刚石砂轮中的碳化硅磨粒,其顶端在磨削初期即被磨平。(5)磨削难磨材料时,最好使用无添加材料的陶瓷结合剂金刚石砂轮。     

金属结合剂金刚石砂轮的修整研究(Ⅱ)——修整金属结合剂金刚石砂轮的机理

在上一篇文章中。笔者提出了一种新的测量磨粒突出高度的方法,并就磨粒突出高度同砂轮磨削性能的关系进行了研究。本文探讨了结合剂密实型金刚石砂轮的修整机理,着重讨论修整时磨粒周围结合剂的会除过程。证明了去除结合剂的机制是杯形砂轮上脱落下来的GC磨粒的研磨作用。主要结论如下:(1)修整时,GC磨粒从杯形砂轮上脱落并研磨结合剂,从而产生修整效果。因此,杯形砂轮修整器在对金属结合剂金刚石砂轮进行整形的同时,也对其进行修锐。(2)控制冷却液流量使GC砂轮表面附有一层游离磨粒,可以使修整比最高。(3)只要修整次数足够多,平均磨粒突出高度只取决于修整条件。(4)游离GC磨粒的尺寸越大,研磨作用越强,因此修整比越高,平均磨粉突出高度越大。     

陶瓷结合剂金刚石砂轮的修整研究(Ⅱ)——杯形砂轮修整器的修整性能

本文详细讨论了杯形砂轮修整器修整陶瓷结合剂金刚石砂轮时的性能。主要结果如下:(1)修整器以横向进给方式修整时,金刚石砂轮断面形状为一斜线。使用其它修整器时,只要以横向进给方式进行修整,所得断面形状亦为一斜线。(2)修整器以切入送进方式修整时,只要把修整器旋转轴线调整到垂直于工作台面,则金刚石砂轮断面形状为一水平直线。若把旋转轴线调整到同工作台面成非90°夹角,则断面形状为一圆弧线或者斜线。(3)以切入送进方式修整时,金刚石砂轮速度越低或工作台速度越高,修整比越高。杯形砂轮旋转速度对修整比没有明显影响。(4)金刚石砂轮速度过快容易使砂轮表面磨粒钝化。     

GC杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮实验研究

本文对GC杯形砂轮修整树脂结合剂碟形金刚石砂轮进行了实验研究，实践了一种新的端面修整方式。实验从磨削几何学的角度研究了杯形砂轮端面修整金刚石砂轮端面的影响，分析了端面磨削时接触弧长的特点；对不同主轴转速、砂轮参数、进给速度几方面做了对比试验，结果表明：GC杯形砂轮对超硬磨料砂轮有良好的修整作用，并以脱落的GC磨粒对结合剂桥的冲击与研磨为主要方式；修整效率决定于GC粒度、主轴转速，在粗粒度、中等转速下修整效率最高，进给速度对修整效率影响不大；在磨削过程中，应根据其他参数的变化调节GC砂轮与金刚石砂轮的中心偏移量H，偏移量小，修整效率高。     

金属结合剂金刚石砂轮的修整研究(Ⅰ)——用立体照片对测量磨粒的突出高度及磨粒突出高度对磨削性能的影响

金属结合剂金刚石砂轮的磨粒突出高度极大地影响砂轮的磨削性能。磨粒突出高度大小容易导致砂轮堵塞从而使磨削力增大;磨粒突出高度太大则容易导致磨粒脱落从而使砂轮磨损加快。然而,迄今为止,精确测量磨粒突出高度的方法尚未见诸报道。本文提出了一种用立体照片对测量磨粒突出高度的方法,即所谓“3D法”,并对磨削Si_3N_4时,磨粒突出高度对砂轮磨削性能的影响进行了实验研究。砂轮的修整用杯形砂轮修整器完成。主要结论如下:(1)砂轮表面修整后,磨粒突出于金属结合剂基面,并且在磨粒后方存在一三角洲状结合剂残留物。磨粒突出高度分布近似为正态分布。(2)磨削力随磨削次数单调增加。(3)通过研究磨削力、工件表面粗糙度及砂轮磨损同磨粒突出高度的关系,对最佳磨粒突出高度进行了一些讨论。     

陶瓷结合剂金刚石砂轮的修整研究(Ⅰ)——各种修整方法的修整效果比较

金刚石砂轮欲获得满意的磨削效果必须进行适当的修整。目前一些常用的金刚石砂轮修整方法中,单点式金刚石修整笔和聚晶金刚石修整笔有较高的修整效率,但所修金刚石砂轮的磨削性能难以令人满意,SEM观察表明,此时砂轮表面的磨粒顶端大都被修平。制动式修整器所修金刚石砂轮的磨削性能好,但砂轮的不圆度仍有2～3μm,为了改进修整效果,本文提出了一种使用GC杯形砂轮的修整方法和装置。实验证明,此方法在修整效果和效率方面效果良好。     

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。     

树脂结合剂CBN砂轮的低压接触放电修整

将接触放电修整应用于CBN#170导电性树脂结合剂砂轮，通过实验探讨了空载电压和电源脉冲对放电特性和砂轮工作面生成机理的影响。结果表明，在电极周围配置陶瓷结合剂GC杯形砂轮可防止电极和结合剂的短路，获得良好的放电状态；采用火花放电区即20V以下的空载电压可防止镍层的熔化，抑制磨料的异常脱落；砂轮工作面上残存的磨粒数由于空载电压脉冲有所减少，但修正效率得到提高。另外确认，与采用陶瓷结合剂GC杯形砂轮机械修整相比，ECD修整在维持高修正能力的同时，具有使众多磨粒凸出的能力；从SKD11材料的磨削性能来看，砂轮径向损耗量小，加工面粗糙度良好。     

金属结合剂#600金刚石砂轮的接触放电修锐实验研究

针对微细金刚石磨粒很难从金属结合剂砂轮的胎体中出刃的问题，开发出一种新修锐方法一接触放电修锐、它采用一种旋转复合电极修整轮与砂轮接触磨削，在金属结合剂胎体与电极间产生微小的脉冲放电，逐渐去除砂轮的金属结合剂，使微细金刚石在砂轮工作表面出刃，达到精密修锐的目的。通过对金属结合剂#600金刚石砂轮进行修锐实验，研究其有效性、修锐条件和实际应用。实验表明，该修锐方法不仅不损伤微细金刚石磨粒出刃刃角，而且还可以消除磨粒周围的结合剂尾状物，产生较好的容屑空间。磨削光学玻璃(BK10)的试验结果显示它比机械修锐能够更好地提高磨削表面质量，Ra达到0．12μm。     

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.     

金刚石微粉烧结棒和D、GC杯型砂轮修整碟型金刚石砂轮对比研究

通过对D，GC杯型砂轮和金刚石微粉烧结棒修整大直径树脂结合剂碟型金刚石砂轮的对比实验，以反映砂轮平面度的周向跳动变化率和径向跳动变化率作为修整效率的评价依据，以被修砂轮加工出硬质合金插齿刀的齿形误差作为修整质量的评价依据，从修整原理及修整模型上分析了影响修整效率和修整质量的主要因素，分析结果表明：被修砂轮金刚石颗粒微切削频率以及修整力方向对修整效率有很大的影响；修整质量与作用在被修砂轮上的修整运动有关，磨削，单用GC杯型砂轮法修整后的碟形金刚石砂轮适合于粗磨和半精磨；D，GC杯型砂轮组合修整法既具有高的修整效率也具有高的修整质量，是一种可广泛应用的修整方法。     

先进光学磨削中杯形修整技术开发及应用

对于金刚石砂轮修整,尤其是有高精度要求的圆弧金刚石砂轮,杯形砂轮修整技术可以获得较好的砂轮磨削性能以及修整效率。本文开发了配套超精密平面磨床使用的杯形修整器,分析了其机械误差影响,并完成了修整实验及砂轮表面测量及半径拟合处理,从宏观上考察了该修整器对砂轮磨削性能的提高,结果证明该修整器可以进行有效修整,提高了加工工具精度,能满足金刚石砂轮修整使用要求。     

金刚石磨轮的接触放电修整方法

本文论述了该种修整方法的机理,对其工艺和评价指标进行了分析和总结。     

Study on micro-topographical removals of diamond grain and metal bond in dry electro-contact discharge dressing of coarse diamond grinding wheel

A coarse diamond grinding wheel is able to perform smooth surface grinding with high and rigid grain protrusion, but it is very difficult to dress it. Hence, the dry electro-contact discharge (ECD) is proposed to dress #46 diamond grinding wheel for dry grinding of carbide alloy. The objective is to understand micro-topographical removals of diamond grain and metal bond for self-optimizing dressing. First, the pulse power and direct-current (DC) power were employed to perform dry ECD dressing in contrast to mechanical dressing; then the micro-topographies of diamond grains and metal bond were recognized and extracted from measured wheel surface, respectively; finally, the relationship between impulse discharge parameters and micro-topographical removals was investigated with regard to grain cutting parameters, dry grinding temperature and ground surface. It is shown that the dry ECD dressing along with spark discharge removal may enhance the dressing efficiency by about 10 times and dressing ratio by about 34 times against the mechanical dressing along with cutting removal. It averagely increases grain protrusion height by 12% and grain top angle by 23%, leading to a decrease 37% in grinding temperature and a decrease 46% in surface roughness. Compared with the DC-25V power along with arc discharges, the Pulse-25V power removes the metal bond at 0.241 mm³/min by utilizing discharge energy by 73% and diamond grain at 0.013 mm³/min through surface graphitization, respectively, leading to high and uniform grain protrusion. It is confirmed that the impulse discharge parameters are likely to control the microscopic grain protrusion topography for efficient dressing according to their relations to the micro-removal of metal bond.     

精密轴承磨削金刚滚轮修整工艺优化研究

目的 通过对轴承套圈表面修整工艺优化的研究,实现对轴承套圈表面优质高效的磨削加工.方法 首先基于金刚滚轮修整原理和力学原理,建立修整过程系统简化模型,根据模型求得系统固有频率,再根据频响函数曲线图确定主轴最佳转速.然后建立砂轮与滚轮的运动轨迹方程,根据方程求得曲率半径,再根据曲率半径求得使砂轮表面粗糙度较低的修整速比.接着引入一个新的物理量干涉角,根据经验确定一个较优的干涉角,将修整速比代入,求得最后的滚轮进给速度.最后通过间接获得的磨削力大小来优化整个修整过程,若磨削力偏大,则重新选择主轴转速.结果 根据该方法得到优化结果,选用砂轮转速为23994 r/min、滚轮转速为5473 r/min、修整进给速度为1.77 mm/min、磨削力为37.2 N时,轴承套圈表面能获得较高的质量.对比优化前后轴承套圈沟形,由优化前的不合格变为优化后的合格,有了显著的改善.结论 将修整参数运用多个方法进行确定,并通过磨削力进行最后的优化.根据加工产品表面呈现出的问题,可以找到对应的参数,进而对参数进行单独优化,为企业优化轴承套圈表面质量提供了一套科学有效的方法.     

Laser Dressing of Metal Bonded Diamond Wheel

In this study, a laser beam is used as a non-contact thermal dressing tool for a bronze bonded diamond wheel. The pulsed-Nd:YAG laser beam is irradiated on the wheel surface and the bond material partially removed by laser irradiation only. In order to efficiently remove the bond material, it is necessary to direct an air jet on the spot irradiated by the laser so as to blow away the molten binder before it solidifies again. Less damage of diamond particles such as micro-cracks or graphitization occurs. In grinding with a laser-dressed wheel, the grinding forces are almost the same as those for a conventionally dressed wheel. Consequently, effective laser dressing can be expected with the associated dressing conditions.