钎焊金刚石砂轮磨削工程陶瓷表面完整性试验研究

本文采用单层钎焊金刚石镶块式砂轮磨削氧化锆陶瓷,并对其表面完整性进行实验研究。包括：采用单因素实验法测定其表面粗糙度,并通过SEM对其表面／亚表面损伤进行观察,得出以下结论：（1）氧化锆陶瓷材料的去除方式以显微塑性去除为主,同时存在脆性去除。去除过程中产生大量由脆性断裂形成的凹坑及表面／亚表面微裂纹;（2）氧化锆陶瓷的表面粗糙度随砂轮速度增加呈下降趋势,随工件速度及磨削深度的加大呈上升趋势。本文试验加工所得氧化锆陶瓷材料的表面粗糙度范围为：0．12-0．5um。     

工程陶瓷镜面磨削新方法及其机理的研究

基于各种磨削参数对氧化铝砂轮磨削氮化硅工程陶瓷材料表面粗糙度影响的试验研究，提出了氧化铝砂轮加工工程陶瓷时的作用过程可分为氧化铝砂粒与工件表面的凸峰碰撞破碎去除，碰撞与摩擦共同作用及摩擦抛光三个阶段，并建立了各阶段的去除模型。而后通过对不同磨削参数的工件加工表面进行微观观察，证明了上述加工机理的存在，并能获得良好的表面质量，达到了镜面加工要求，实现了在普通磨床上对陶瓷材料的高质量加工。     

高速平磨氧化锆磨削力与表面质量的研究

通过对氧化锆陶瓷开展磨削试验,探究磨削力对表面质量的影响。分析测量数据、观察表面形貌,得到工艺参数对磨削力的影响规律以及磨削力对粗糙度的影响。结果表明：法向、切向磨削力随进给速度和磨削深度的增加而增加,随砂轮转速的增加而减小;当磨削力变大时,粗糙度也随之增大,去除方式由塑性去除向以凹坑、断裂为主要特征的脆性去除发生转变;当磨削深度超过25 μm时,材料表面易出现切屑粘连现象,磨削力在15~40 N之间,材料的表面质量较好。     

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。      

电镀金刚石砂轮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、已磨削表面,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削表面的缺陷以脆性裂纹为主,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。     

金刚石砂轮磨削轴承用ZrO2 陶瓷表面质量研究

在氧化锆陶瓷磨削中为获得较高质量表面,采用单因素试验研究磨削深度、砂轮线速度、工件进给速度对氧化锆陶瓷精密磨削表面质量的影响规律及材料去除机理,通过超景深三维显微镜以及扫描电子显微镜,观察氧化锆陶瓷试件磨削后的表面形貌,最后用正交试验法进行优选并验证。结果表明:磨削表面的粗糙度随磨削深度、工件进给速度增大而增大,随砂轮线速度增大先减小、后增大。在磨削深度5 μm、砂轮线速度40 m/s、工件进给速度1 000 mm/min的优化组合条件下,磨削3组氧化锆陶瓷的平均表面粗糙度R_a为0.388 9 、0.417 0和0.403 7 μm。      

PCD刀具加工氮化硅陶瓷孔的试验研究

使用PCD刀具对氮化硅陶瓷内孔进行切削试验,首先研究氮化硅陶瓷材料的去除机理,主要包括脆性去除和塑性去除,且以脆性去除为主。其次,研究刀具前角、切削速度、背吃刀量和进给量对切削力的影响。结果表明:刀具前角对切削力的影响不明显;随切削速度、背吃刀量和进给量的增加,切削力均增大,且背向力大于进给力和主切削力。最后,重点研究各参数对内孔侧壁表面粗糙度的影响。结果表明:进给量对表面粗糙度的影响最显著,其次是背吃刀量和切削速度,刀具前角几乎没有影响,且当刀具前角为-5°,切削速度为32.97m/min,背吃刀量为0.10mm,进给量为0.08mm/r时,可以得到较好的表面粗糙度和刀具寿命的综合效益。      

两种砂轮磨削S136钢的实验研究

采用氧化铝砂轮和cBN砂轮对S136模具钢进行磨削实验,研究两种砂轮磨削S136钢过程中磨削力与磨削温度随磨削参数的变化规律,以及磨削力、磨削温度与磨削表面硬度、表面烧伤、表面粗糙度等的关系。实验结果表明:在相同的磨削参数下,氧化铝砂轮的磨削力比cBN砂轮的磨削力大10～30 N;氧化铝砂轮的磨削温度远远高于cBN砂轮的磨削温度,并且随着切深的增加,两种砂轮的温度差值增大;当磨削温度达到一定值时,工件的磨削表面出现烧伤,工件表面粗糙度急剧增加,工件表面硬度显著降低。     

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.     

Li-Ti铁氧体陶瓷精密磨削的试验研究

铁氧体陶瓷的应用因其表面加工质量难以保证而受到很大限制。本文采用80/100#树脂结合剂金刚石砂轮和W 20石墨白刚玉砂轮对Li-Ti铁氧体陶瓷进行了磨削试验。研究了单位宽度磨削力、表面粗糙度和单位宽度材料去除率随磨削参数的变化规律,观察并分析了铁氧体工件磨削后的表面微观形貌。结果表明:Li-Ti铁氧体的表面粗糙度值可达到Ra0.084μm,实际单位宽度材料去除率达到90%,材料以塑性方式去除;采用上述砂轮可实现铁氧体陶瓷的高效精密磨削。     

刚玉砂轮缓进深切磨削K444镍基高温合金研究

为评价K444高温合金的磨削加工性能,采用棕刚玉砂轮和白刚玉砂轮进行磨削试验,对比分析其磨削力、磨削比能、磨削工件的表面形貌和表面粗糙度以及砂轮磨损.结果表明:相比于白刚玉砂轮,棕刚玉砂轮的磨削力更小,磨削后工件表面粗糙度低,其表面粗糙度Ra在0.206～0.455μm,更易获得光滑的磨削表面.对表面粗糙度的敏感度分析...     

在线电解修整(ELID)超精密磨削中的金刚石磨具特性研究

ELID(Electrolytic In-process Dressing)磨削技术是在电化学加工、电解磨削原理基础上发展起来的一项磨削新技术,主要用于硬脆材料超精密磨削过程中金属基结合剂超硬微细磨粒砂轮的在线修整.本文以金刚石微粉砂轮在线电解修整(ELID)磨削氮化硅陶瓷为例,着重研究了磨具特性对硬脆材料超精密磨削过程的影响.研究表明,磨具组织沿砂轮圆周的不均匀性将会导致砂轮表面钝化膜状态的不一致,这将直接影响砂轮局部参与切削的磨粒数量,影响单个磨料的实际磨削厚度.这首先将对工件表面的磨削质量,特别是对表面粗糙度产生直接影响,同时也非常不利于实现材料的高效去除.     

氮化硅陶瓷磨削表面质量的建模与预测

目的提升氮化硅陶瓷加工质量和效率,提高粗糙度模型预测精度。方法提出塑性与塑-脆性去除转变临界切深hc1和塑-脆性与脆性转变临界切深hc2,然后对原有模型进行修正,并引入塑性去除粗糙度修正系数φ1、τ1和塑-脆性去除粗糙度修正系数φ2、τ2,建立基于不同去除方式的粗糙度Ra预测模型,后通过磨削实验对系数进行求解,并得出磨削参数对粗糙度和表面形貌的影响。结果塑性去除粗糙度修正系数φ1=5.872×10^-6、τ1=0.1094,塑-脆性去除粗糙度修正系数φ2=1.299×10^-5、τ^2=0.1582。砂轮线速度vs由30 m/s增大到50 m/s,粗糙度Ra由0.366μm减小到0.266μm,去除方式由脆性断裂向塑性变形转变,表面质量变好。磨削深度ap由5μm增大到45μm,粗糙度Ra由0.252μm增大到0.345μm,去除方式由塑性变形向脆性断裂转变,表面质量变差。工件进给速度vw由1000 mm/min增大到9000 mm/min,粗糙度Ra由0.227μm增大到0.572μm,去除方式由塑性变形向脆性断裂转变,表面质量变差。模型预测值与实验值的相对误差δ在2.1%~8%之间。结论在加工中应控制磨削深度和工件进给速度,适当提高砂轮线速度,以保证加工精度和效率。基于不同去除方式的粗糙度预测模型,可较为精准地预测实际加工情况。     

Mechanisms of edge chipping in laser-assisted milling of silicon nitride ceramics

This paper investigates the mechanisms of edge chipping at elevated temperature in laser assisted milling (LAMill) of silicon nitride ceramics. Experimental results show that the elevated temperature can significantly reduce workpiece edge chipping through softening and toughening mechanisms. When the temperature is above the softening point and below the brittle/ductile transition temperature, the mechanism of elevated temperature on reducing edge chipping is through softening to decrease the cutting forces. When the temperature is above the brittle/ductile transition temperature, the edge toughness of silicon nitride ceramics is significantly increased. Both softening and toughening mechanisms take effect to reduce workpiece edge chipping. It is shown that temperature range between 1300 and 1400 °C has the most significant effect to reduce edge chipping in LAMill of silicon nitride ceramics.     

工程陶瓷圆弧成形磨削力预测与实验研究

圆弧成形磨削是难加工零件复杂型面的加工方法,对其磨削力的研究有利于改善工程陶瓷的表面质量。基于圆弧砂轮的结构特点及尺寸趋近思想对陶瓷材料圆弧成形磨削力进行预测。通过研究磨粒对工程陶瓷的去除机制,提出建立单颗磨粒滑擦、塑性及脆性去除磨削力模型。基于砂轮磨粒尺寸与分布差异,利用概率统计方法对磨削中不同去除方式的有效磨粒数进行探讨,进而实现圆弧成形磨削力理论模型的构建。最后通过磨削力实验对理论模型进行验证。结果表明：法向磨削力和切向磨削力理论值与实验值平均误差分别为8.793%和9.986%;磨削力随着磨削深度及进给速度的增加而增加,随着砂轮速度的增加而减小。