聚晶金刚石电火花磨削试验的人工神经网络建模

聚晶金刚石(PCD)由于具有高硬度、高耐磨性和抗腐蚀性等优良的特性,其应用范围日益广泛,但是其成型加工非常困难。目前,聚晶金刚石常用的加工方法有机械研磨和电火花磨削,由于机械研磨效率低、金刚石层厚度不均匀等缺点,其应用受到很大限制。而电火花磨削工艺加工效率高,PCD平面度易于控制,近年来得到了迅速的发展。电火花磨削工艺主要参数如工件极性、脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电压和峰值电流对工艺指标金刚石材料去除率(MRR)均有影响,而一般的方法难以确定工艺参数与工艺指标的关系,本文建立了电火花磨削参数和金刚石材料去除率的人工神经网络模型,该模型对未知工艺条件下的预测结果最大误差为14．29％,基本满足工程实际的需要。     

聚晶金刚石的磨削

本介绍磨削切削刀具用PCD刀片的一些初步实验结果及结论。由于PCD磨削被认为是一种很困难的材料去除作业，了解机床、砂轮参数对刃口质量的影响是极其重要的。本研究所介绍的一种方法有助于了解这些影响。所得出的结论对确定通过改善刃口质量提高刀具性能和使用寿命的参数可能是有益的。     

基于表面质量分析的聚晶金刚石刀具电火花放电磨削试验研究

以2、10μm两种粒度的聚晶金刚石作为研究对象,以工艺试验结合材料学测试作为分析手段,简单对比了盘状电极和线电极加工的表面质量,研究了金刚石粒度、电极极性、电极转速对精密电火花放电磨削聚晶金刚石的表面质量和材料去除率的影响.结果表明:采用负极性加工时,加工表面未出现多孔结构,表面质量好,放电蚀除无选择性;随着电极旋转线速度增加,聚晶金刚石材料的去除量也逐步增加,聚晶金刚石材料的表面粗糙度值先减少后增加;在电极线速度达80 m/min时,聚晶金刚石样件表面粗糙度值达到最小值,聚晶金刚石材料的去除量也趋于稳定.     

聚晶金刚石比磨削能的试验研究

本文通过试验研究了PCD材料的比磨削能u与磨削工艺参数的关系。结果表明，随磨削速度vs的提高比磨削能u的变化规律为：低速区，u值较小且增长速度缓慢；中速区，u值快速提高；高速区，u值达一稳态值。随切入深度ap的提高比磨削能u的变化规律为：ap小于某值时，u值快速增长；ap大于某值时：u值达一稳态值。随刀架静刚度Fa的提高比磨削能u的变化规律为：Fa低于某值时，u值以较快速度增长；Fa高于某值时，u值达一稳态值。同时通过分析可知，PCD的磨削机理与比磨削能u存在一定的关系。u值较小时，以疲劳脆性去除为主；u值较大时，随u值的增大疲劳脆性去除的比例减小、机械热去除及热化学去除的比例增大；u值达稳态时，以机械热去除及热化学去除为主，基本不发生疲劳脆性去除。     

聚晶金刚石复合片磨削试验研究

本文采用金刚石砂轮对聚晶金刚石(PCD)复合片材料进行了精密平面磨削试验,研究了磨削工艺参数和砂轮特性对磨削力的影响规律,分析了磨削PCD材料去除机理.研究发现:随着砂轮速度的增大,切向磨削力和法向磨削力不断减小;随着磨削深度的增加,切向磨削力和法向磨削力都增加,相同粒度的陶瓷结合剂砂轮的磨削力大于树脂结合剂砂轮的磨削力;切向磨削力和法向磨削力都随着工件进给速度的增加而增大;粒度号越大,切向磨削力和法向磨削力越大.PCD材料去除主要是通过磨粒的机械磨耗、破碎作用和热物理、热化学作用等方式.     

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。     

聚晶金刚石合理磨削工艺参数

本文通过大量的试验，系统研究了磨削工艺参数对聚晶金刚石（PCD）磨除率Q、磨削比G的影响。试验结果表明，以Q及G为目标，切入深度ap、刀架系统的静刚度Fa、砂轮磨削速度Vs均存在合理范围，在此范围内，磨除率Q，磨削比G均较高，同时还可知，切入深度ap对PCD材料磨除率Q影响最大，而其他两参数影响较小且二者水平相当；刀架系统的静赐度Fa及砂轮磨削速度Vs对PCD材料的磨削比G影响较大且二者水平相当，而切入深度ap影响次之。     

聚晶金刚石的电火花加工放电特性研究

在自制的单脉冲放电实验装置上进行了不同材料、不同参数的单脉冲放电实验,并采用数字存储示波器记录下不同情况下的单脉冲放电的电流电压波形数据,经过分析认为,虽然聚晶金刚石电火花加工的放电波形与普通电火花加工非常类似,但在击穿电压、火花维持电压及短路特征波形等方面具有自己的鲜明特征。     

聚晶金刚石磨削加工的试验研究

本文对PCD磨削加工工艺进行了试验。结果表明:在进行PCD粗加工时,宜选用粗粒度、高强度金刚石磨料和采用较大的磨削压力。     

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。     

大面积PCD复合片电火花加工高效节能脉冲电源的研究

本文通过对大面积PCD复合片材料物理特性的分析及电火花放电加工PCD表面放电机理的研究，分析了电火花加工大面积PCD复合片时影响加工速度及表面质量的重要因素。提出了用于加工大面积PCD复合片的理想电源模型，其特点为：大能量、高峰值电压、高峰值电流、窄脉冲、等脉冲能量输出。根据理想电源模型开发出一种高效、节能、环保型大面积PCD复合片电火花专用脉冲电源。与普通电火花脉冲电源比较，该电源加工效率高、加工表面质量好，电能利用率高，是大面积PCD复合片电火花加工的有效工具。     

金刚石砂轮树脂结合剂的性能分析

金刚石树脂砂轮的磨削性能在很大程度上取决于结合剂的性能。目前,金刚石树脂砂轮普遍采用溶液聚合热塑性酚醛树脂作结合剂,此结合剂存在着易吸潮结团、混料困难、不易长期存放,需加固化剂才能固化,且固化过程中有大量的有害气体溢出,使用时需要加工成粉末等缺点。为克服以上不足,采用悬浮聚合热固性酚醛树脂作金刚石树脂砂轮的结合剂,可较好的解决以上问题。本文通过采用粒度分析、红外光谱分析、差热分析、失重分析及色泽对比等分析手段对悬浮聚合热固性酚醛树脂的理化性能进行了分析比较,并对该树脂结合剂在金刚石砂轮上的应用进行了磨削对比试验。由于热固性酚醛树脂结合剂具有强度高、耐热性好、颗粒粉末细、分散流动性好及使用方便等特点,试验结果表明．用悬浮聚合热固性酚醛树脂结合剂研制的金刚石砂轮其综合性能及磨削效果均优于溶液聚合热塑性酚醛树脂结合剂金刚石砂轮。     

单晶金刚石刀具研磨方法的探讨

本文介绍了单晶金刚石刀具的制作程序和方法。为了提高单晶金刚石刀具的研磨效率与刃口质量，本文从不同的砂轮类型、砂轮粒度、研磨方向等几个方面进行了分析，发现单晶金刚石刀具的粗磨应该采用大粒度的砂轮，并且尽量采用陶瓷结合剂砂轮。半精磨可以采用细粒度的金属结合剂砂轮或陶瓷结合剂砂轮，但是对要求刃口质量较高的刀具，精磨应该采用粒度尽可能细的金属结合剂砂轮：粗磨时要沿着金刚石的好磨方向，这样研磨效率会大大提高，而精磨时为了获得完美的刃口，应该尽量对刀刃采取逆磨，并适当的增加研磨时间。     

PDC的超声检测

本文简要介绍了使用超声波技术对金刚石复合片(PDC)进行检测的一些初步体会,对应用超声波A扫描、C扫描方法在检测过程中应注意的问题进行了描述。特别对使用超声波C扫描法在10MHz、50MHz和100MHz频率下检测PDC时出现的部分现象及结果进行了简要的说明,这些现象和结果对今后的研究具有一定的参考作用。     

聚晶金刚石复合体复合机理的研究

本文对超高压合成的PDC,采用SEM、EDS等分析方法研究了：PCD界面结构,分析了粘结相钴扩散规律及聚晶金刚石复合体复合机理。实验结果表明,WC—Co与金刚石界面的结合实际上就是WC-Co-金刚石界面的结合,WC—Co与金刚石界面的结合强度不仅与界面钴含量有关,而且与界面上的钴的组织结构有关：D—D结合区域中的D—D结合界面处钴浓度远低于D-Co—D结合区域的晶粒间界钴的浓度,说明D-D结合区域和D—Co—D结合区域的晶粒间界中钴的存在形式是不同的。     

聚晶金刚石热损伤层的研究

通过对聚晶金刚石在空气中差热(DTA)和热重(TG)曲线的分析，了解了其在空气中的氧化方式。继而利用扫描电镜对高频感应加热的复合片表面进行了观察，以了解其热损伤层的表面形貌和损伤深度。并据此确立了热损伤层深度与加热温度的对应关系。结果表明：(1)PCD受热时，主要是金刚石和金属钴与空气中的氧气发生放热反应，同时伴随着质量的损失；随着温度的升高，金刚石和金属钴的量都减少；(2)加热后PCD热损伤层是由钴氧化物的球状凸起，以及钴氧化物脱落后形成的微孔洞构成的；(3)热损伤层的深度与温度不成正比，在850℃左右有一最大值；对应于加热温度720℃、840℃、890℃，热损伤层的深度分别约为7μm、10μm和5μm。热损伤层的定量分析结果可以为热损伤层的去除提供理论指导。