单层钎焊金刚石磨头干式加工AlSiC复合材料试验研究

使用单层钎焊金刚石磨头对SiC含量为20%与50%(体积分数)的AlSiC复合材料进行磨削加工,对比了单层钎焊金刚石磨头加工两种AlSiC复合材料的磨削力,分析了复合材料被加工表面微观形貌及材料去除机理,观察了磨屑形貌,并对钎焊金刚石磨粒的磨损形式进行了分析。结果表明,SiC含量为50%的AlSiC复合材料的磨削力小于SiC含量为20%的复合材料,20%SiC复合材料的磨削力波动较50%SiC复合材料的更平稳;钎焊金刚石磨头干式加工AlSiC复合材料时,20%SiC的AlSiC复合材料以塑性去除为主,且Al基体易受热软化而涂覆在被加工材料表面,磨屑为较窄的锯齿状;而50%SiC的AlSiC复合材料在加工中以脆性去除为主,表面缺陷以SiC颗粒的断裂、破碎和粉末化为主要特征,其磨屑呈块状和颗粒状,加工20%SiC的复合材料时金刚石磨粒易形成铝涂覆层,而加工50%SiC的复合材料时金刚石磨粒以磨粒磨损和微破碎为主。     

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。     

关于聚晶金刚石刀具粗磨和精磨的机理分析与研究

研究了PCD刀具刃磨工艺和刃磨机理,建立了PCD刀具刃磨机理及相应的刃磨模型.实验结果表明在粗磨过程中,占主导作用的去除机理,是砂轮中金刚石磨粒对PCD刀具金刚石层的机械切除(磨除);在精磨过程中,占主导作用的去除机理,是砂轮中金刚石磨拉对PCD刀具金刚石层的摩擦作用去除.     

PCD和SCD刀具车削各向同性热解石墨时的性能对比

采用聚晶金刚石(PCD)刀具和单晶金刚石(SCD)刀具进行了各向同性热解石墨切削加工试验,对刀具磨损过程、磨损机理和表面加工质量进行了对比研究。通过对试验结果的研究分析表明:两种刀具的磨损主要发生在后刀面,且切削刃都出现了微崩刃。PCD刀具后刀面上形成了平行沟槽和严重磨损两种磨损形貌,SCD刀具后刀面上形成了平行沟槽和微细网状两种磨损形貌。PCD刀具的磨损机理主要磨粒磨损,SCD刀具的磨损机理则主要是解理磨损和磨粒磨损,切削过程中持续波动的切削力是造成两种刀具微崩刃的主要原因。虽然两种刀具的加工表面都存在不同程度的凹坑,但与PCD刀具相比,SCD刀具具有较好且稳定的加工性能。     

用于磨削6H-SiC晶片的陶瓷结合剂金刚石砂轮制备及磨削试验研究

使用自制的陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削6H-SiC晶片,研究了6H-SiC晶片材料去除方式和砂轮的磨损机理。研究结果表明：6H-SiC晶片材料去除方式主要是脆性断裂,磨削后晶片的表面粗糙度为Ra0.108μm,且砂轮部分气孔被磨屑填充,金刚石磨粒有轻微的破碎与磨损现象。     

微晶玻璃超精密磨削的表面/亚表面损伤及其材料去除机理研究

针对微晶玻璃超精密磨削加工不可避免的表面/亚表面损伤问题,通过微晶玻璃磨削试验研究500#、1 500#、2 000#和5 000#金刚石砂轮磨削微晶玻璃的表面形貌、表面/亚表面损伤特征及其材料去除机理,揭示微晶玻璃脆性域磨削和塑性域磨削的表面/亚表面损伤特征,提出依次采用500#金刚石砂轮粗磨和5 000#金刚石砂轮精磨的微晶玻璃高效低损伤磨削工艺。结果表明,500#和1 500#金刚石砂轮磨削表面的材料去除方式为脆性断裂去除,2 000#金刚石砂轮磨削表面的材料去除方式同时包括脆性断裂去除和塑性流动去除,5 000#金刚石砂轮磨削表面的材料去除方式为塑性流动去除;脆性域磨削微晶玻璃的表面损伤形式为凹坑、微裂纹、深划痕,亚表面损伤形式为微裂纹;塑性域磨削微晶玻璃的表面损伤形式为微磨痕,亚表面损伤形式为靠近磨削表面的材料的塑性流动。     

铍青铜微细切削性能研究

通过对比聚晶金刚石(PCD)、硬质合金、立方氮化硼(CBN)刀具在微细切削铍青铜时的切削性能,研究了不同刀具微细切削铍青铜时的表面粗糙度以及表面纹理,分析了不同刀具微细切削铍青铜时的刀具磨损状况,主要包括前刀面、切削刃以及后刀面。研究表明,PCD刀具在进行微细切削时表现出优良且稳定的切削性能,不仅表面粗糙度R_a值低、切削力小,而且刀具磨损量最小;硬质合金刀具在本次试验中切削性能仅次于PCD刀具,考虑到刀具成本,硬质合金刀具具有极高的性价比;CBN刀具则由于容易产生大型的积屑瘤从而导致切削过程极不稳定,表面粗糙和切削力过大,而被证明不适合用于铍青铜材料的微细切削过程。同时对PCD刀具微细切削铍青铜的切削参数进行了优化。     

超硬工具磨床的结构特点

<正>金刚石工具磨床用于制造和修磨PCD、PCBN和CVD等超硬材料刀具,这些超硬材料硬度大、脆性高,有特殊的磨削工艺要求。目前手动操作机床是超硬刀具磨削的主流设备,复杂的磨削工艺需要机床具备足够的灵活性,以便操作人员进行人工干预。砂轮往复摆动     

聚晶金刚石最佳磨削速度的试验研究

通过用金刚石砂轮磨削聚晶金刚石 (PCD)材料的试验 ,研究了磨削速度vs 对PCD材料磨除率Q、磨耗比G的影响。试验结果表明 ,Q随vs 的提高而增大 ,但增幅较小 ;G随vs 的提高其曲线呈驼峰形 ,且驼峰对应于中速磨削范围。根据磨削过程中磨削力、砂轮磨耗率的变化规律及PCD磨削表面微观形貌 ,分析了该试验结果的产生机理。研究结果表明 ,磨削PCD材料时存在一个最佳磨削速度范围 ,在此范围内磨削成本最低、磨削效率较高     

磨削速度对碳化硅陶瓷磨削损伤影响机制研究

碳化硅陶瓷高速磨削过程中,磨粒对工件材料强力冲击,应变率剧增、复杂显微结构对应力波传送响应转变,材料力学行为发生变化,目前高速磨削对材料去除机制影响的物理本质认识还不清楚。为此,开展磨削速度对SiC陶瓷磨削裂纹损伤影响机制研究。通过单颗磨粒磨削SiC陶瓷试验,分析了磨削速度对SiC陶瓷磨削表面形貌、磨削亚表面裂纹损伤深度、磨削力和磨削比能的影响规律。试验结果表明,当SiC陶瓷材料以脆性方式去除时,磨削速度对裂纹损伤影响最为显著,随着磨削速度从20 m/s增加到160 m/s,磨削亚表面裂纹损伤深度从12.1μm快速降低到6μm。采用Voronoi法建立了金刚石磨削多晶SiC陶瓷有限元仿真模型,当磨粒切厚为0.3μm,磨削亚表面损伤以微裂纹为主;当磨粒切厚为1μm时,随着磨削速度增加,磨削亚表面裂纹损伤深度从14.7μm降低到4.6μm,磨削亚表面宏观沿晶裂纹逐渐变为微观裂纹。基于位错理论和冲击动力学理论,揭示了高速磨削过程中位错密度的增加和晶界反射应力波对应力场削弱作用是高速磨削SiC陶瓷裂纹损伤“趋肤效应”产生的机理。     

聚晶金刚石刀具的磨削

70年代以来聚晶金刚石刀具(PCD)以其极高的硬度、耐磨性和耐用度,理想的加工质量及生产率日益受到用户的青睐。目前仅美国就有约40家PCD刀具制造厂,瑞典、德国、日本、英国、南韩等也生产PCD刀具。我国一些研究所和工厂已经研制出PCD刀具并投入使用,还有些厂家在做生产准备。但PCD刀具的推广和应用遇到了特有的问题,即磨削困难。从磨削比来看,用金刚石砂轮磨硬质合金为50～100,磨削PCD还不到O.1,可见其难磨程度。     

基于多层钎焊金刚石砂轮在线电解修整技术的超细晶硬质合金精密磨削研究

利用模压成型技术和真空钎焊技术制备出了磨粒把持力大、力学性能优良的多层钎焊金刚石砂轮;采用在线电解修整技术促使磨钝的磨粒及时脱落,使砂轮在磨削过程中始终保持锋利性;并开展了基于多层钎焊金刚石砂轮在线电解修整技术的超细晶硬质合金精密磨削试验。试验结果表明：在相同磨削条件下,多层钎焊砂轮在线电解修整磨削力较无修整时的磨削力下降了33.7%～57.9%;多层钎焊砂轮在线电解修整磨削技术能有效提高加工表面质量。当进给速度为30 mm/s,磨削深度为15 μm时,无电解磨削加工表面粗糙度为0.35 μm,而在线电解修整磨削表面粗糙度仅为82.1 nm;多层钎焊砂轮在线电解修整磨削残余应力仅为无电解磨削时的38.2%～49.5%。且在线电解修整磨削表面完整性较好,没有出现表面/亚表面裂纹等相关缺陷,可实现超细晶硬质合金等难加工材料的高效精密加工。     

纳米ZrO2牙科陶瓷磨削材料去除机理的实验研究

对纳米ZrO2牙科陶瓷磨削中脆性和塑性去除转变的材料去除机理进行了理论分析与实验研究。利用K-P36精密数控平面磨床对3Y-TZP纳米ZrO2牙科陶瓷进行磨削加工实验。用YDM-III99型整体式三向压电磨削测力仪测量三向磨削力,用TALSURF5轮廓仪测量加工后的微观几何参数值,用扫描电镜观察表面微观形貌变化。实验结果表明,未变形磨屑的最大厚度小于1.9μm时为塑性去除方式;未变形磨屑的最大厚度为1.9～2.1μm时开始出现由侧向裂纹引起的脆性断裂去除,为塑性和脆性混合去除方式;未变形磨屑的最大厚度为5.23μm时,加工表面发生了大规模的脆性断裂,并且表面还残留了大量的半硬币形脆性断裂产生的凹坑,为脆性去除方式。     

自生气孔的金刚石砂轮

对于一般金刚石砂轮来说,磨粒高出结合剂表面.结合剂表面与工件被磨削表面之间存在着一定的间隙,这有利于磨削液的流入和磨屑的排出。磨削金属材料时,金属磨屑对树脂结合剂表面具有腐蚀作用,故能保证结合剂表面与工件表面始终保持一定的间隙。但是,在磨削陶瓷工件时,由于陶瓷磨屑十分细微,对砂轮结合剂表面很少有腐蚀作用,故不能始终保持间隙,使砂轮易于钝化堵塞。为了解决这个问题,     

碳化硅增强颗粒含量和尺寸对铝基复合材料超精密车削表面的影响

用聚晶金刚石刀具(PCD)研究了增强颗粒的含量、尺寸等对SiC颗粒增强铝基复合材料超精密车削表面的影响.结果表明:SiC增强颗粒的去除方式主要有拔出、破碎和切断等,SiC颗粒的含量和平均尺寸越大,其拔出和破碎现象就越多,复合材料获得的加工表面粗糙度值也越大;当SiC颗粒主要以切断方式被去除时,可望获得含有较少坑洞和裂纹等加工缺陷的超精密切削表面.     

单晶硅微尺度侧磨削边缘崩裂影响因素试验研究

为提高单晶硅材料微细加工过程中表面质量和单晶硅零部件的使用寿命,采用直径为0.9 mm、电镀500#金刚石磨粒的微磨棒沿单晶硅(100)晶面进行三因素五水平微尺度侧磨削试验.首先,通过极差分析和灰色关联分析,研究了磨削参数影响单晶硅边缘崩裂的主次因素;其次,优化出获得较低边缘崩裂长度值的加工参数组合;最后,通过单因素试...     

单颗金刚石磨粒磨削玻璃的磨削力研究

选取三种典型形状的金刚石磨粒对玻璃进行了单颗磨粒磨削实验,测量了磨削力,分析了磨削参数及磨粒切入锥角对磨削力的影响。结果表明:磨削力曲线不沿磨痕呈对称分布,法向力出现明显波动;顺磨与逆磨对磨削力没有明显影响。磨削力随着磨削深度的增大而增大,随磨削速度的减小而增大;随着磨粒切入锥角的增大,磨削力明显增大。相同切削速度下,磨削力与相应磨粒的侧面耕犁面积呈良好的线性关系。不同磨粒的法向力与切向力有着良好的线性关系。     

聚晶金刚石工具旋转整形法

聚晶金刚石（PCD）工具旋转整形是在外国摩削中使用的金刚石砂轮整形方法之一。PCD工具安装在磨床头架上，其轴线与砂轮轴线倾斜30°～60°。整形时PCD工具一边沿工作台往复移动，一边旋转，其运动方式如同国推磨削。此方法集中了单颗粒金刚石整形与金刚石滚轮整形法的优点，不     

金属结合剂杯形小直径CBN砂轮端面磨削沟槽底面时砂轮的自锐效应

金属结合剂杯形小直径CBN砂轮端面磨削沟槽底面时 ,砂轮磨削力不随砂轮累积磨削行程的增加而增大 ,已加工表面粗糙度Rz 稳定在 4μm以下 ,处于持续稳定的正常磨削状态。这缘于磨削过程中CBN砂轮的自锐(Self-dressing)效应 ,即在砂轮磨削的同时砂轮结合剂被连续地去除 (CBN磨粒裸露体积增大 ) ,磨钝磨粒发生龟裂、破碎和脱落 ,不断产生新的磨粒切削刃 ,CBN磨粒切削刃密度保持动态稳定 ,砂轮维持在锋利状态。CBN砂轮自锐效应产生的机理是磨屑与冷却液形成的混合流体对砂轮结合剂产生冲击、冲刷和刻划作用产生了去除砂轮结合剂和梳理磨粒的效果     

基于多变量灰色模型的磨削参数预测研究

磨削参数影响混凝土的金刚石磨削应用效果.利用实验数据样本,基于多变量灰色预测理论建立了混凝土的金刚石磨削参数灰色预测模型.结合实验数据分析和验证了以磨削混凝土的金刚石磨削参数为输入、以磨削加工量和金刚石磨粒磨损为输出的预测模型,实例结果表明,该模型可以较好地预测金刚石刀具的机械加工量和磨粒磨损值.