聲發(fā)射監(jiān)測(cè)的金剛石砂輪修整技術(shù)

針對(duì)金剛石砂輪v形尖端的微細(xì)修整困難的問(wèn)題,開(kāi)發(fā)出一種對(duì)磨成型的v形尖端修整技術(shù)。在數(shù)控修整中,砂輪作v形的直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)與修整工具對(duì)磨,逐漸被修整成v形尖端。本實(shí)驗(yàn)中修整工具分別是#600和#180綠碳化硅(gc)油石,砂輪分別為sd400和sd600金剛石砂輪。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,較細(xì)粒度的修整工具不僅可以將砂輪v形尖端修整出更小的圓弧半徑,而且也能夠?qū)⑽⑿∧チＰ掬J得更鋒利,從而使加工的單晶硅微溝槽形狀更加整齊。此外,采用修整后的圓弧半徑小于20μm的sd600金剛石砂輪v形尖端可以實(shí)現(xiàn)光纖石英微陣列溝槽的微細(xì)加工,也可以在sic陶瓷和wc合金基板上加工出微錐塔陣列空間的功能表面。因此,數(shù)控對(duì)磨在位修整的工藝可以用于金剛石砂輪v形尖端的微細(xì)修整,實(shí)現(xiàn)硬脆性基板的微細(xì)磨削加工。

介紹了一種科學(xué)的金剛石砂輪磨削性能實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方法,并對(duì)檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,為金剛石砂輪工藝配方研究者和生產(chǎn)商提供了一種可行的砂輪磨削性能檢測(cè)方法,破解了長(zhǎng)期困擾砂輪配方工藝研究者的———砂輪的耐磨性和鋒利度無(wú)法量化測(cè)定的難題。

單層釬焊金剛石砂輪在制作完成之初由于砂輪基體加工存在誤差以及磨粒粒徑大小不一等原因造成磨粒等高性不一致,這使其難以在硬脆材料的精密磨削中得到廣泛的應(yīng)用。采用自制的釬焊碟輪對(duì)80/100#單層釬焊金剛石砂輪進(jìn)行了修整試驗(yàn)研究。在修整試驗(yàn)前后跟蹤了砂輪磨粒等高性的變化,進(jìn)行了sic陶瓷的磨削試驗(yàn),并觀測(cè)了工件表面質(zhì)量的變化情況。試驗(yàn)結(jié)果表明:采用此方法能夠?qū)崿F(xiàn)單層釬焊金剛石砂輪的高效精密修整。修整試驗(yàn)結(jié)束后砂輪磨粒等高性較好,磨削sic陶瓷的表面質(zhì)量得到明顯改善,表面粗糙度ra值達(dá)到了0.1μm以下。

金剛石砂輪在工作時(shí),第一需求是鋒利,在此基礎(chǔ)上才有工作壽命等進(jìn)一步需求。而影響砂輪鋒利度的原因非常復(fù)雜,包括了金剛石的品質(zhì),類型,濃度,配方設(shè)計(jì)等等,此外,與酚醛樹(shù)脂的選型,固化工藝等也有很大的關(guān)系。我們通過(guò)對(duì)酚醛樹(shù)脂固化機(jī)理的深入研究,提出了如何提高砂輪鋒利度的改善方案,特別指出了固化工藝的重要性,并推薦了新型的填料。

針對(duì)金剛石砂輪修銳后磨粒微觀出刃形貌很難評(píng)價(jià)的問(wèn)題,建立了有效磨粒出刃高度、磨粒出刃角和磨粒出刃同形度的特征參數(shù)模式.采用碳化硅修整砂輪對(duì)金剛石砂輪結(jié)塊進(jìn)行修銳,檢測(cè)砂輪工作表面的磨粒出刃高度和出刃形貌,分析磨料粒度和修銳條件對(duì)有效磨粒出刃高度、平均磨粒出刃角、磨粒出刃同形度的影響.結(jié)果表明,有效磨粒出刃高度可以反映砂輪工作表面的磨粒出刃性和等高性;#40、#80和#120砂輪的磨粒出刃角為鈍角,其平均值分別為131°、111°和111°左右;磨粒出刃同形度較長(zhǎng)寬比更能體現(xiàn)出磨粒出刃的完整性.此外,采用低進(jìn)給深度和高工件進(jìn)給速度的修銳條件可以提高有效磨粒出刃高度;較大的修銳進(jìn)給深度和較粗的砂輪粒度都會(huì)使磨粒出刃角增大;進(jìn)給深度越小,磨粒出刃完整性越好.因此,有效磨粒出刃高度、磨粒出刃角和磨粒出刃同形度可以作為金剛石砂輪修銳后微觀出刃形貌的評(píng)價(jià)參數(shù).

為了克服非金屬基材料的非導(dǎo)電性和弱導(dǎo)電性,提出了在表面涂抹導(dǎo)電介質(zhì)的電火花放電修整非金屬基金剛石砂輪方法.利用電火花成型機(jī)床在空氣介質(zhì)中進(jìn)行電火花修整樹(shù)脂基金剛石砂輪實(shí)驗(yàn),研究了修整過(guò)程中的不同放電參數(shù)對(duì)修整效率的影響,用三維數(shù)字顯微鏡觀察電火花修整前后金剛石砂輪表面的微觀形貌,比較了放電參數(shù)作用下不同的修整效果.

利用自行研制的聲光調(diào)qnd:yag激光器,對(duì)青銅金剛石砂輪進(jìn)行修整試驗(yàn)。用光學(xué)顯微鏡觀察修整后的砂輪表面,得到砂輪形貌隨修整參數(shù)變化關(guān)系。對(duì)激光修整后的砂輪進(jìn)行高速磨削試驗(yàn),得出了砂輪磨削力和試件表面粗糙度隨激光修整參數(shù)變化的關(guān)系。與碳化硅滾輪修整法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果表明,合適的激光參數(shù)修整后,青銅結(jié)合劑金剛石砂輪對(duì)氧化釔部分穩(wěn)定氧化鋯材料的磨削力小于碳化硅滾輪修整。

單層釬焊金剛石砂輪的應(yīng)用因其磨粒等高性不一致而在硬脆材料的精密加工中受到一定限制。本文采用機(jī)械化學(xué)復(fù)合法對(duì)80/100單層釬焊金剛石砂輪進(jìn)行了修整試驗(yàn)研究。在修整實(shí)驗(yàn)前后,測(cè)量了砂輪工作面圓跳動(dòng),跟蹤了磨粒的形貌變化,進(jìn)行了砂輪磨削k9玻璃實(shí)驗(yàn),觀察并分析了工件磨削后的粗糙度值的變化。研究結(jié)果表明:機(jī)械化學(xué)復(fù)合法對(duì)單層釬焊金剛石砂輪的修整是有效的,磨粒的磨損以化學(xué)腐蝕為主,砂輪修整后磨粒等高性較好,磨削k9玻璃工件表面粗糙度明顯降低。

在精密光學(xué)加工中,金剛石砂輪被廣泛應(yīng)用于精磨各種硬脆性材料。為了提高光學(xué)零件的表面質(zhì)量,降低亞表面損傷,精密金剛石砂輪的制造及其光學(xué)加工工藝受到廣泛的關(guān)注。綜述了金剛石砂輪的結(jié)構(gòu)、裝夾方式、結(jié)合劑及基體的選用情況,對(duì)金剛石砂輪的靜平衡和動(dòng)平衡進(jìn)行了分析,并提出了解決方案,運(yùn)用該方案加工出的非球面零件面形精度rt<1μm,ra<0.3μm。實(shí)踐證明,運(yùn)用該方法加工出的零件達(dá)到了超精磨的水平,大大提高了后道工序的加工效率。

通過(guò)測(cè)量和分析高頻感應(yīng)釬焊金剛石砂輪磨削大理石過(guò)程中的磨削力,對(duì)砂輪所受的法向力和切向力進(jìn)行了研究。從單顆金剛石最大切削厚度的角度,分析了磨削深度、進(jìn)給速度和砂輪線速度對(duì)磨削力的影響。

采用釬焊金剛石砂輪對(duì)兩種硬質(zhì)合金進(jìn)行磨削實(shí)驗(yàn),通過(guò)測(cè)量磨削過(guò)程中的磨削水平力和垂直力,對(duì)砂輪所受的單位寬度法向力、切向力和力比進(jìn)行了研究。建立了單顆磨粒磨削力與加工參數(shù)間的理論模型,并用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。理論分析了磨削深度、進(jìn)給速度對(duì)單位寬度磨削力、單顆磨粒磨削力及力比的影響程度。

研究了花崗石的金剛石砂輪平面磨削。通過(guò)在線測(cè)量水平和垂直磨削力,研究了金剛石砂輪平面磨削加工兩種天然石材過(guò)程中的法向力和切向力變化特征。建立了單顆磨粒承受平均切向和法向負(fù)荷與單顆磨粒最大切削厚度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。結(jié)合掃描電鏡觀察結(jié)果,探討了兩種花崗石的去除機(jī)理

提出了金剛石砂輪加工石材時(shí)的綜合影響因素分為5大類共40多種輸入因素,這些因素均會(huì)影響磨削結(jié)果。重點(diǎn)分析了在石材加工中影響金剛石砂輪磨損的主要因素和加工參數(shù)對(duì)切削力的影響,得出加工參數(shù)和金剛石砂輪的制作方式是影響金剛石砂輪磨損的主要原因,并通過(guò)大量的磨削試驗(yàn)得到釬焊金剛石砂輪磨削花崗巖時(shí)的宏觀磨損量和微觀破損狀態(tài)。而加工參數(shù)對(duì)切削力的影響為:磨削速度vs的增加使金剛石砂輪切削力降低;進(jìn)給速度vf和磨削深度ap的增大都會(huì)導(dǎo)致切削力增大,磨削深度對(duì)切削力的影響要比進(jìn)給速度明顯。

提高砂輪壽命和磨削效果是樹(shù)脂結(jié)合劑金剛石砂輪制造研究的關(guān)鍵問(wèn)題。本課題采用烯丙基、環(huán)氧樹(shù)脂及丁晴橡膠對(duì)雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂改性增韌,得到了具有耐熱溫度較高,韌性良好,成型工藝性能穩(wěn)定等特點(diǎn)的增韌雙馬來(lái)酰亞胺(t-bmi)熱固性樹(shù)脂;用該結(jié)合劑研制出的玻璃磨邊機(jī)專用t-bmi金剛石精磨砂輪磨削效果好,砂輪使用壽命長(zhǎng),能消除磨削時(shí)的玻璃崩邊現(xiàn)象,明顯提高玻璃的表面質(zhì)量,可替代直邊機(jī)或斜邊機(jī)上的同類進(jìn)口砂輪。

金剛石砂輪磨削直線斜邊玻璃時(shí),第一個(gè)金剛石砂輪的作用是大切深磨削玻璃、奠定玻璃斜邊的基礎(chǔ),其后的金剛石砂輪既磨削玻璃又逐步產(chǎn)生更好的表面粗糙度。這也是第一個(gè)和第二個(gè)金剛石砂輪的粒度級(jí)差大于其它金剛石砂輪的粒度級(jí)差的原因。金剛石砂輪磨削斜邊玻璃的過(guò)程還會(huì)產(chǎn)生玻璃對(duì)玻璃的"滑擦"和"耕犁"作用。相同條件下,不同粒度的金剛石的每個(gè)磨粒的平均磨削厚度不同,從而影響玻璃的表面粗糙度。每個(gè)金剛石磨粒的平均磨削厚度受諸多因素影響,有很多變量。提高玻璃工件的移動(dòng)速度和增加砂輪的進(jìn)給量,可以提高每個(gè)金剛石磨粒的平均磨削厚度。

以磨削效率作為評(píng)價(jià)指標(biāo),通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立了恒力磨削條件下砂輪全鈍化周期的鈍化曲線,并根據(jù)鈍化速度和鈍化方式將其分為三個(gè)階段,即初期鈍化階段、穩(wěn)定鈍化階段和急劇鈍化階段。其中初期鈍化階段鈍化速度最慢,磨削效率最高。鈍化曲線隨時(shí)間的變化是由內(nèi)凹到外凸的過(guò)程,與它在這個(gè)階段的砂輪磨損過(guò)程完全不同。此外,在穩(wěn)定鈍化階段散點(diǎn)圖的基礎(chǔ)上,采用指數(shù)函數(shù)y=abx對(duì)鈍化曲線進(jìn)行擬合,并通過(guò)origin的擬合結(jié)果得出回歸方程,從而驗(yàn)證了推論的正確性。結(jié)合函數(shù)方程結(jié)果,探討了采用鈍化率k作為磨削液評(píng)價(jià)指標(biāo)的方法。

本文研究了樹(shù)脂結(jié)合劑金剛石砂輪磨削鐵氧體材料時(shí),磨削深度、工件進(jìn)給速度對(duì)磨削表面粗糙度和材料去除方式的影響規(guī)律,以此探索提高鐵氧體磨削表面質(zhì)量的有效途徑。采用單因素法設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案對(duì)鐵氧體進(jìn)行磨削,測(cè)量表面粗糙度數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行方差分析,對(duì)鐵氧體磨削表面形貌進(jìn)行觀察。結(jié)果表明:隨著磨削深度、工件進(jìn)給速度的增加,表面粗糙度值升高,同時(shí)表面塑性痕跡減少,脆性斷裂痕跡增加,且磨削深度對(duì)表面粗糙度的影響要比工件進(jìn)給速度的更顯著,因此,制定磨削工藝時(shí),考慮到粗磨為了提高效率,降低表面損傷,優(yōu)化得到磨削工藝為磨削深度5μm,工件進(jìn)給速度10m/min;精磨為了獲得較低的表面粗糙度,采用磨削深度5μm、工件進(jìn)給速度為5m/min,可以提高磨削表面延展性。

在采用自主研發(fā)的具有在線檢測(cè)技術(shù)的超硬砂輪修整機(jī)修整各種成型金剛石砂輪時(shí),存在著修整尺寸和形狀精度不高、達(dá)不到刀具成型磨削要求以及工具砂輪耗損量大等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)工具砂輪往返運(yùn)動(dòng)速度、進(jìn)給量、耗損量及被修砂輪精度關(guān)系的試驗(yàn)研究,結(jié)合最佳轉(zhuǎn)速比對(duì)金剛石砂輪進(jìn)行修整,優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)后有效解決了上述問(wèn)題,效率提高30%。

上海砂輪廠是我國(guó)生產(chǎn)磨料磨具品種最全的專業(yè)廠,是擁有外貿(mào)經(jīng)營(yíng)權(quán)的國(guó)家重點(diǎn)企業(yè),也是全行業(yè)首家通過(guò)iso—9001質(zhì)量體系認(rèn)證的廠家,她是浦東這塊熱土上的一顆閃耀的明珠。上海砂輪廠生產(chǎn)的普通磨具,加工效率高,安全系數(shù)好,適用于金屬和非金屬材料的磨削、拋光、開(kāi)槽和切割。產(chǎn)品有平形、筒形、杯形等各種形狀,用于平面磨、內(nèi)圓磨、外圓磨等各種磨削。磨具,按磨料、粒度、硬度、結(jié)

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)金剛石砂輪表面形貌的非接觸精密測(cè)量,開(kāi)發(fā)了基于干涉原理的金剛石砂輪表面形貌專用測(cè)量系統(tǒng),研究了該系統(tǒng)的測(cè)量原理和關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)垂直掃描白光干涉顯微測(cè)量原理以及被測(cè)對(duì)象的特征,提出了適用于砂輪測(cè)量的方法,研究了系統(tǒng)的自動(dòng)掃描范圍、垂直方向的掃描方法、單次測(cè)量三維表面的恢復(fù)算法和磨粒的識(shí)別算法。結(jié)合自行設(shè)計(jì)的夾具搭建了砂輪測(cè)量系統(tǒng),并對(duì)多次測(cè)量拼接算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:基于區(qū)域重合大小(重合度為30%~50%)的拼接算法獲得的拼接前后重合區(qū)域的相關(guān)系數(shù)均大于0.8,拼接后重合區(qū)域的高度差均小于0.4μm。得到的結(jié)果顯示所搭建的系統(tǒng)可以恢復(fù)砂輪的形貌,其測(cè)量范圍和精度滿足砂輪磨粒評(píng)定和分析的要求。

單層釬焊金剛石砂輪在磨削過(guò)程中會(huì)因磨削損耗而導(dǎo)致容屑空間變小從而使磨削性能下降。為了解決此問(wèn)題,本實(shí)驗(yàn)采用電解加工的方法對(duì)其進(jìn)行了修整加工,通過(guò)對(duì)釬料的蝕除以獲得足夠的容屑空間。研究了電解參數(shù)如加工電壓、加工間隙和砂輪回轉(zhuǎn)速度等對(duì)釬料蝕除量的影響。研究結(jié)果表明:隨著加工間隙的減小,釬料去除量增加;提高加工電壓和減小砂輪回轉(zhuǎn)速度也會(huì)產(chǎn)生相同的效果。當(dāng)加工電壓為5v,加工間隙0.5mm,砂輪回轉(zhuǎn)速度1/36r/min時(shí),釬料的去除量可以達(dá)到14.775μm。在加工過(guò)程中,容屑空間與陰極間隙小的地方釬料會(huì)首先被去除,容屑空間的截面圖曲線變得平緩。

青銅結(jié)合劑人造金剛石砂輪型面成型性好,強(qiáng)度高,有一定韌性。用它精密加工工程陶瓷,具有砂輪導(dǎo)熱性能好、磨削比大、修整方便等優(yōu)點(diǎn)。但由于青銅結(jié)合劑金剛石砂輪的整形較難,影響磨削力及磨削