超高速陶瓷CBN砂轮关键技术及其磨削特性研究

国内对超高速陶瓷CBN砂轮磨削技术的研究尚处于起步阶段，其磨削特性与加工机理的研究几乎是空白。本项目基于申请者已经取得的超高速磨削与电镀CBN砂轮研究成果，进行集表面创成、工件表面创成、砂轮磨损与修整为一体的陶瓷CBN砂轮超高速磨削计算机仿真与实验研究；通过计算机仿真与实验，研究超高速陶瓷CBN砂轮磨削加工的材料去除机理和加工特性，获取合理的磨削加工工艺参数；研究超高速陶瓷CBN砂轮的磨损机制、砂轮磨钝标准以及修整参数的优化；确定超高速陶瓷CBN砂轮实现脆性材料（陶瓷、硅片等）“延性域”加工的材料去除机制转变的临界条件，并建立典型材料工件表面质量的研究和评价体系；在理论研究的基础上开发具有实用价值的高性能超高速陶瓷CBN砂轮。针对超高速陶瓷结合剂CBN砂轮关键技术，将传统的砂轮制备工艺与纳米复合材料技术相结合，制备出了具有优越性能的超高速纳米陶瓷结合剂CBN砂轮。同时综合运用计算机仿真技术、现代测量技术、超高速磨削加工等一系列先进技术，在理论分析基础上，通过仿真优化与实验研究相结合的方法，揭示了超高速陶瓷CBN砂轮的磨削加工机理与特性，探究了陶瓷CBN砂轮延性域磨削特性，研究了超高速纳米陶瓷结合剂CBN砂轮的磨损状态与特性，同时为超高速纳米陶瓷结合剂CBN砂轮的制备及应用提供了理论与技术支持。本项目的研究将会推进我国超高速陶瓷CBN砂轮磨削技术的发展，缩小与国外同行的差距，打破技术垄断，为我国难加工材料特别是超硬材料及脆性材料的加工提供技术参考。 2100433B

国内对超高速陶瓷CBN砂轮磨削技术的研究尚处于起步阶段，其磨削特性与加工机理的研究几乎是空白。本项目基于申请者已经取得的超高速磨削与电镀CBN砂轮研究成果，进行集表面创成、工件表面创成、砂轮磨损与修整为一体的陶瓷CBN砂轮超高速磨削计算机仿真与实验研究；通过计算机仿真与实验，研究超高速陶瓷CBN砂轮磨削加工的材料去除机理和加工特性，获取合理的磨削加工工艺参数；研究超高速陶瓷CBN砂轮的磨损机制、砂轮磨钝标准以及修整参数的优化；确定超高速陶瓷CBN砂轮实现脆性材料（陶瓷、硅片等）延性域加工的材料去除机制转变的临界条件，并建立典型材料工件表面质量的预测和评价体系；在理论研究的基础上开发具有实用价值的高性能超高速陶瓷CBN砂轮。本项目的研究将会推进我国超高速陶瓷CBN砂轮磨削技术的发展，缩小与国外同行的差距，打破技术垄断，为我国难加工材料特别是超硬材料及脆性材料的加工提供技术参考。

本课题通过超高速磨削试验及理论分析对典型金属材料超高速下的变形地为和磨削表现进行了研究。探讨了超高速冲击成屑和表面创成机理，提出了磨削参数与材料应变率及磨削输出的理论联系，研究了砂轮有效磨粒前角的变化对磨粒与工件材料摩擦作用的影响，建立了高效深磨倾斜运动热源的基本传热模型，揭示了超高速深磨的基本传热规律及对工艺过程的影响。制造了新了磨削液供液系统，确定了超高速磨削的供液方式及基本参数，初步搞清了典型金属材料超高速磨削的工艺规律。本课题研究完善了超高速磨削理论，发展了超高速磨削工艺技术，已发表论文9篇，受到国内高度重视。本课题的研究取得多方面成果，圆满完成了课题研究工作。

磨削液种类非常多，通常可分为两大类型：水溶性磨削液和油溶性磨削液，水溶性磨削液又可分为：乳化液、半合成、全合成。其中油溶性磨削液主要成分多为矿物油。普通矿物油是在低黏度或中黏度矿物油中加防锈添加剂。如在机械油、轻质柴油、煤油中加脂肪酸以增强润滑作用。另外在磨削液中加入硫、氯、磷等元素的极压添加剂形成极压油，其渗透能力和润滑能力会更佳适宜表面粗糙度要求低的工序加工使用。油溶性磨削液有较好的附着性，能隔绝空气，防止磨削区氧化和水解等不良的化学反应。如CBN砂轮易高温下与水发生反应，所以使用CBN高速磨削时应采用油性磨削液。水溶性磨削液中的乳化液含油量50%左右，半合成含油量5-40%，全合成不含油，主要由水基化合物和水组成；水溶性磨削液其具有很好的冷却效果，且配制方便、成本低廉、不易污染。