針對金剛石砂輪v形尖端的微細修整困難的問題,開發(fā)出一種對磨成型的v形尖端修整技術。在數(shù)控修整中,砂輪作v形的直線插補運動與修整工具對磨,逐漸被修整成v形尖端。本實驗中修整工具分別是#600和#180綠碳化硅(gc)油石,砂輪分別為sd400和sd600金剛石砂輪。實驗結果表明,較細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形尖端可以實現(xiàn)光纖石英微陣列溝槽的微細加工,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)控對磨在位修整的工藝可以用于金剛石砂輪v形尖端的微細修整,實現(xiàn)硬脆性基板的微細磨削加工。

建立完善的金剛石砂輪修整的聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng),利用聲發(fā)射信號可直觀反映出金剛石砂輪實際修整情況。通過分析計算砂輪在整形過程中聲發(fā)射信號的標準差值可定量分析出砂輪實際修整效果,實驗中使用電容傳感器測量整形前后砂輪表面外形,測量結果證明了聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)在金剛石砂輪修整中的有效性。

介紹了一種科學的金剛石砂輪磨削性能實驗檢測方法,并對檢測過程進行了詳細的說明,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方法,破解了長期困擾砂輪配方工藝研究者的———砂輪的耐磨性和鋒利度無法量化測定的難題。

金剛石砂輪在工作時,第一需求是鋒利,在此基礎上才有工作壽命等進一步需求。而影響砂輪鋒利度的原因非常復雜,包括了金剛石的品質(zhì),類型,濃度,配方設計等等,此外,與酚醛樹脂的選型,固化工藝等也有很大的關系。我們通過對酚醛樹脂固化機理的深入研究,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。

針對金剛石砂輪修銳后磨粒微觀出刃形貌很難評價的問題,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金剛石砂輪結塊進行修銳,檢測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寬比更能體現(xiàn)出磨粒出刃的完整性.此外,采用低進給深度和高工件進給速度的修銳條件可以提高有效磨粒出刃高度;較大的修銳進給深度和較粗的砂輪粒度都會使磨粒出刃角增大;進給深度越小,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價參數(shù).

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用。采用自制的釬焊碟輪對80/100#單層釬焊金剛石砂輪進行了修整試驗研究。在修整試驗前后跟蹤了砂輪磨粒等高性的變化,進行了sic陶瓷的磨削試驗,并觀測了工件表面質(zhì)量的變化情況。試驗結果表明: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。修整試驗結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值達到了0.1μm以下。

利用自行研制的聲光調(diào)qnd:yag激光器,對青銅金剛石砂輪進行修整試驗。用光學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)變化關系。對激光修整后的砂輪進行高速磨削試驗,得出了砂輪磨削力和試件表面粗糙度隨激光修整參數(shù)變化的關系。與碳化硅滾輪修整法進行對比試驗,結果表明,合適的激光參數(shù)修整后,青銅結合劑金剛石砂輪對氧化釔部分穩(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。本文采用機械化學復合法對80/100單層釬焊金剛石砂輪進行了修整試驗研究。在修整實驗前后,測量了砂輪工作面圓跳動,跟蹤了磨粒的形貌變化,進行了砂輪磨削k9玻璃實驗,觀察并分析了工件磨削后的粗糙度值的變化。研究結果表明:機械化學復合法對單層釬焊金剛石砂輪的修整是有效的,磨粒的磨損以化學腐蝕為主,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。

金屬結合劑金剛石砂輪由于其結合劑的高把持強度,導致砂輪整形極其困難。微細粒度金屬結合劑砂輪一般可通過機械、電火花、電化學或激光等某單一整形方式進行整形,但對于粗粒度砂輪來說,由于磨粒尺寸較大,采用上述任一種整形方式都存在一定問題。本文針對粗粒度砂輪多用于高效磨削這一特點提出了一種復合式整形方法:電火花-機械復合整形法,并闡述了該方法的整形機理;此外,還對整形精度起著重要作用的參數(shù)———放電間隙與電規(guī)準之間的關系進行了試驗研究,并通過100/120#青銅結合劑金剛石砂輪的整形試驗進行驗證。試驗結果表明,采用電火花-機械復合整形方法可以實現(xiàn)對粗粒度金屬結合劑超硬磨料砂輪的高效整形,整形精度可達6μm以下。

研究了花崗石的金剛石砂輪平面磨削。通過在線測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荷與單顆磨粒最大切削厚度之間的對應關系。結合掃描電鏡觀察結果,探討了兩種花崗石的去除機理

對使用青銅基金剛石砂輪片切削光學玻璃時,出現(xiàn)的截面質(zhì)量逐漸下降甚至最終出現(xiàn)大量邊緣破損的現(xiàn)象進行了分析,揭示了青銅基砂輪隨著使用時間的增加,因無法"自銳"而"堵塞"、進而變得鈍化是此種現(xiàn)象的根本原因。在此基礎上,結合實踐經(jīng)驗和相關試驗,提出了相應的解決方法,并對這一方法的機理展開研究。

在精密光學加工中,金剛石砂輪被廣泛應用于精磨各種硬脆性材料。為了提高光學零件的表面質(zhì)量,降低亞表面損傷,精密金剛石砂輪的制造及其光學加工工藝受到廣泛的關注。綜述了金剛石砂輪的結構、裝夾方式、結合劑及基體的選用情況,對金剛石砂輪的靜平衡和動平衡進行了分析,并提出了解決方案,運用該方案加工出的非球面零件面形精度rt<1μm,ra<0.3μm。實踐證明,運用該方法加工出的零件達到了超精磨的水平,大大提高了后道工序的加工效率。

采用釬焊金剛石砂輪對兩種硬質(zhì)合金進行磨削實驗,通過測量磨削過程中的磨削水平力和垂直力,對砂輪所受的單位寬度法向力、切向力和力比進行了研究。建立了單顆磨粒磨削力與加工參數(shù)間的理論模型,并用實驗數(shù)據(jù)進行驗證。理論分析了磨削深度、進給速度對單位寬度磨削力、單顆磨粒磨削力及力比的影響程度。

提出了金剛石砂輪加工石材時的綜合影響因素分為5大類共40多種輸入因素,這些因素均會影響磨削結果。重點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,并通過大量的磨削試驗得到釬焊金剛石砂輪磨削花崗巖時的宏觀磨損量和微觀破損狀態(tài)。而加工參數(shù)對切削力的影響為:磨削速度vs的增加使金剛石砂輪切削力降低;進給速度vf和磨削深度ap的增大都會導致切削力增大,磨削深度對切削力的影響要比進給速度明顯。

通過測量和分析高頻感應釬焊金剛石砂輪磨削大理石過程中的磨削力,對砂輪所受的法向力和切向力進行了研究。從單顆金剛石最大切削厚度的角度,分析了磨削深度、進給速度和砂輪線速度對磨削力的影響。

介紹了硅片加工過程中3種劃片方法及劃片機國內(nèi)外發(fā)展趨勢。對金剛石砂輪刀片進行力學分析,應用有限元分析軟件建立砂輪刀片回轉模型,得到刀片的應力圖。通過仿真得到:砂輪刀片切向應力總是大于徑向應力,切向應力的最大值發(fā)生在砂輪刀片孔壁處。并且,應用基于特征的實體造型系統(tǒng)pro/engineer,建立了劃片機劃切過程模擬模型。為進一步進行參數(shù)化設計打下基礎。

以b1a系列砂輪刀片為例,對金剛石砂輪刀片進行力學分析與強度計算,并利用有限元分析軟件ansys建立砂輪刀片回轉模型,得到刀片的應力云圖和變形圖。通過仿真分析,砂輪刀片孔壁處所受切向應力影響遠大于徑向應力,砂輪刀片的最大應力發(fā)生在孔的內(nèi)壁處,而在砂輪外圓處切向應力較小。通過輸入不同轉速對比,外圓切向應力隨轉速提高而增加,破壞趨勢也明顯。

上海砂輪廠是我國生產(chǎn)磨料磨具品種最全的專業(yè)廠,是擁有外貿(mào)經(jīng)營權的國家重點企業(yè),也是全行業(yè)首家通過iso—9001質(zhì)量體系認證的廠家,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

為了實現(xiàn)對金剛石砂輪表面形貌的非接觸精密測量,開發(fā)了基于干涉原理的金剛石砂輪表面形貌專用測量系統(tǒng),研究了該系統(tǒng)的測量原理和關鍵技術。根據(jù)垂直掃描白光干涉顯微測量原理以及被測對象的特征,提出了適用于砂輪測量的方法,研究了系統(tǒng)的自動掃描范圍、垂直方向的掃描方法、單次測量三維表面的恢復算法和磨粒的識別算法。結合自行設計的夾具搭建了砂輪測量系統(tǒng),并對多次測量拼接算法進行了實驗分析。實驗結果表明: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。得到的結果顯示所搭建的系統(tǒng)可以恢復砂輪的形貌,其測量范圍和精度滿足砂輪磨粒評定和分析的要求。

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

單層釬焊金剛石砂輪在磨削過程中會因磨削損耗而導致容屑空間變小從而使磨削性能下降。為了解決此問題,本實驗采用電解加工的方法對其進行了修整加工,通過對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速度等對釬料蝕除量的影響。研究結果表明: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速度也會產(chǎn)生相同的效果。當加工電壓為5v,加工間隙0.5mm,砂輪回轉速度1/36r/min時,釬料的去除量可以達到14.775μm。在加工過程中,容屑空間與陰極間隙小的地方釬料會首先被去除,容屑空間的截面圖曲線變得平緩。

在采用自主研發(fā)的具有在線檢測技術的超硬砂輪修整機修整各種成型金剛石砂輪時,存在著修整尺寸和形狀精度不高、達不到刀具成型磨削要求以及工具砂輪耗損量大等問題。通過對工具砂輪往返運動速度、進給量、耗損量及被修砂輪精度關系的試驗研究,結合最佳轉速比對金剛石砂輪進行修整,優(yōu)化設計參數(shù)后有效解決了上述問題,效率提高30%。