单层钎焊金刚石砂轮机械化学修整

通过测量和分析高频感应钎焊金刚石砂轮磨削大理石过程中的磨削力,对砂轮所受的法向力和切向力进行了研究。从单颗金刚石最大切削厚度的角度,分析了磨削深度、进给速度和砂轮线速度对磨削力的影响。

基于三角测量在线检测闭环控制烧蚀系统,以声光调qyag脉冲激光径向辐照方式进行青铜金刚石砂轮修整。根据砂轮表面的漫反射和成像情况,选取柱面透镜作为接收透镜,改进设计一套比较完善的接收光路系统,对此激光烧蚀系统进行了标定。依照标定结果调整电路,选取合理的激光和工艺参数进行砂轮修整试验。试验结果表明,经激光修整后砂轮精度有了明显的提高。在此基础上研究了激光-机械复合精密修整技术,即青铜金刚石砂轮通过激光修整后,再辅以机械法整形。该方法使修整精度进一步得到提高,同时使砂轮表面地形地貌得到了改善。

利用特别设计的高频感应加热系统在氩气保护下钎焊制作了金刚石砂轮;通过电镜、能谱和x射线衍射等先进测试手段分析了金刚石、nicr合金钎料和基体界面之间的微观结构;进行了砂轮的磨削加工试验。结果显示,钎焊金刚石表面有碳化铬形成;在钎料层和基体间存在结合牢固的扩散转移带。磨削试验证实,通过导引高频磁通感应钎焊制作的金刚石砂轮即使在重负荷加工过程中,也不存在磨粒脱落现象。

介绍了一种科学的金刚石砂轮磨削性能实验检测方法,并对检测过程进行了详细的说明,为金刚石砂轮工艺配方研究者和生产商提供了一种可行的砂轮磨削性能检测方法,破解了长期困扰砂轮配方工艺研究者的———砂轮的耐磨性和锋利度无法量化测定的难题。

针对深凹非球曲面器件及半球谐振子超精密磨削中使用的小直径金属基球头金刚石砂轮,提出一种基于电火花修整原理的精密修整方法。从理论上分析机械误差及修整参数对砂轮修整后面形精度的影响,基于理论分析结果研制金刚石球头砂轮电火花修整装置。通过正交试验研究修整参数对砂轮面形精度的影响规律,得到最优电火花修整参数。试验结果表明,修整后的砂轮面形精度优于0.8μm,磨粒突出效果良好,可以满足半球谐振子及其他光学零件超精密磨削中砂轮修整需要。

金刚石砂轮在工作时,第一需求是锋利,在此基础上才有工作寿命等进一步需求。而影响砂轮锋利度的原因非常复杂,包括了金刚石的品质,类型,浓度,配方设计等等,此外,与酚醛树脂的选型,固化工艺等也有很大的关系。我们通过对酚醛树脂固化机理的深入研究,提出了如何提高砂轮锋利度的改善方案,特别指出了固化工艺的重要性,并推荐了新型的填料。

针对金刚石砂轮修锐后磨粒微观出刃形貌很难评价的问题,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参数模式.采用碳化硅修整砂轮对金刚石砂轮结块进行修锐,检测砂轮工作表面的磨粒出刃高度和出刃形貌,分析磨料粒度和修锐条件对有效磨粒出刃高度、平均磨粒出刃角、磨粒出刃同形度的影响.结果表明,有效磨粒出刃高度可以反映砂轮工作表面的磨粒出刃性和等高性;#40、#80和#120砂轮的磨粒出刃角为钝角,其平均值分别为131°、111°和111°左右;磨粒出刃同形度较长宽比更能体现出磨粒出刃的完整性.此外,采用低进给深度和高工件进给速度的修锐条件可以提高有效磨粒出刃高度;较大的修锐进给深度和较粗的砂轮粒度都会使磨粒出刃角增大;进给深度越小,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为金刚石砂轮修锐后微观出刃形貌的评价参数.

为了克服非金属基材料的非导电性和弱导电性,提出了在表面涂抹导电介质的电火花放电修整非金属基金刚石砂轮方法.利用电火花成型机床在空气介质中进行电火花修整树脂基金刚石砂轮实验,研究了修整过程中的不同放电参数对修整效率的影响,用三维数字显微镜观察电火花修整前后金刚石砂轮表面的微观形貌,比较了放电参数作用下不同的修整效果.

利用自行研制的声光调qnd:yag激光器,对青铜金刚石砂轮进行修整试验。用光学显微镜观察修整后的砂轮表面,得到砂轮形貌随修整参数变化关系。对激光修整后的砂轮进行高速磨削试验,得出了砂轮磨削力和试件表面粗糙度随激光修整参数变化的关系。与碳化硅滚轮修整法进行对比试验,结果表明,合适的激光参数修整后,青铜结合剂金刚石砂轮对氧化钇部分稳定氧化锆材料的磨削力小于碳化硅滚轮修整。

针对金刚石砂轮v形尖端的微细修整困难的问题,开发出一种对磨成型的v形尖端修整技术。在数控修整中,砂轮作v形的直线插补运动与修整工具对磨,逐渐被修整成v形尖端。本实验中修整工具分别是#600和#180绿碳化硅(gc)油石,砂轮分别为sd400和sd600金刚石砂轮。实验结果表明,较细粒度的修整工具不仅可以将砂轮v形尖端修整出更小的圆弧半径,而且也能够将微小磨粒修锐得更锋利,从而使加工的单晶硅微沟槽形状更加整齐。此外,采用修整后的圆弧半径小于20μm的sd600金刚石砂轮v形尖端可以实现光纤石英微阵列沟槽的微细加工,也可以在sic陶瓷和wc合金基板上加工出微锥塔阵列空间的功能表面。因此,数控对磨在位修整的工艺可以用于金刚石砂轮v形尖端的微细修整,实现硬脆性基板的微细磨削加工。

建立完善的金刚石砂轮修整的声发射监测系统,利用声发射信号可直观反映出金刚石砂轮实际修整情况。通过分析计算砂轮在整形过程中声发射信号的标准差值可定量分析出砂轮实际修整效果,实验中使用电容传感器测量整形前后砂轮表面外形,测量结果证明了声发射监测系统在金刚石砂轮修整中的有效性。

根据半人工热电偶测温原理制备了磨削测温试样,利用感应钎焊金刚石砂轮和电镀金刚石砂轮进行硬质合金yg6的磨削试验,研究了磨削深度、工件进给速度对工件表面磨削温度的影响。试验结果表明:在相同的磨削参数下感应钎焊金刚石砂轮的磨削温度要远低于电镀金刚石砂轮,且随着磨削深度和工件进给速度的增大磨削温度上升较为平缓,钎焊金刚石砂轮磨粒出露高度高、容屑空间大,磨粒呈有序排布是磨削温度较低的主要原因。

利用真空炉中钎焊工艺制作了钎焊金刚石砂轮,并对氧化铝陶瓷进行高速磨削的磨损研究。实验中,监测了磨削过程中每道磨削的磨削力特征,观察和统计了不同磨削阶段的砂轮表面磨粒磨损状态及变化情况,同时测量了磨粒的出刃高度。结果表明:在高的砂轮线速度和高的材料磨除率下,容易造成大量的磨粒断裂和完全破碎。仅有1.23%的金刚石磨粒是经历"完整-磨平-微破碎-半破碎-断裂(全破)"的失效过程,即磨粒理想的失效路径。通过对钎焊工艺、磨粒承受的载荷以及砂轮表面磨粒浓度和排布方式等因素的分析,阐明了文中钎焊金刚石砂轮中磨粒失效的原因。

以b1a系列砂轮刀片为例,对金刚石砂轮刀片进行力学分析与强度计算,并利用有限元分析软件ansys建立砂轮刀片回转模型,得到刀片的应力云图和变形图。通过仿真分析,砂轮刀片孔壁处所受切向应力影响远大于径向应力,砂轮刀片的最大应力发生在孔的内壁处,而在砂轮外圆处切向应力较小。通过输入不同转速对比,外圆切向应力随转速提高而增加,破坏趋势也明显。

研究了花岗石的金刚石砂轮平面磨削。通过在线测量水平和垂直磨削力,研究了金刚石砂轮平面磨削加工两种天然石材过程中的法向力和切向力变化特征。建立了单颗磨粒承受平均切向和法向负荷与单颗磨粒最大切削厚度之间的对应关系。结合扫描电镜观察结果,探讨了两种花岗石的去除机理

提出了金刚石砂轮加工石材时的综合影响因素分为5大类共40多种输入因素,这些因素均会影响磨削结果。重点分析了在石材加工中影响金刚石砂轮磨损的主要因素和加工参数对切削力的影响,得出加工参数和金刚石砂轮的制作方式是影响金刚石砂轮磨损的主要原因,并通过大量的磨削试验得到钎焊金刚石砂轮磨削花岗岩时的宏观磨损量和微观破损状态。而加工参数对切削力的影响为:磨削速度vs的增加使金刚石砂轮切削力降低;进给速度vf和磨削深度ap的增大都会导致切削力增大,磨削深度对切削力的影响要比进给速度明显。

介绍了硅片加工过程中3种划片方法及划片机国内外发展趋势。对金刚石砂轮刀片进行力学分析,应用有限元分析软件建立砂轮刀片回转模型,得到刀片的应力图。通过仿真得到:砂轮刀片切向应力总是大于径向应力,切向应力的最大值发生在砂轮刀片孔壁处。并且,应用基于特征的实体造型系统pro/engineer,建立了划片机划切过程模拟模型。为进一步进行参数化设计打下基础。

单层钎焊金刚石砂轮在磨削过程中会因磨削损耗而导致容屑空间变小从而使磨削性能下降。为了解决此问题,本实验采用电解加工的方法对其进行了修整加工,通过对钎料的蚀除以获得足够的容屑空间。研究了电解参数如加工电压、加工间隙和砂轮回转速度等对钎料蚀除量的影响。研究结果表明:随着加工间隙的减小,钎料去除量增加;提高加工电压和减小砂轮回转速度也会产生相同的效果。当加工电压为5v,加工间隙0.5mm,砂轮回转速度1/36r/min时,钎料的去除量可以达到14.775μm。在加工过程中,容屑空间与阴极间隙小的地方钎料会首先被去除,容屑空间的截面图曲线变得平缓。

采用自制的钎焊金刚石砂轮对氧化铝陶瓷进行高速磨削试验研究,重点探讨不同磨削参数对磨削比能的影响。结果表明:磨削比能随砂轮线速度的增大而增大,而随磨削深度、工件速度和材料去除率的增大而减小;磨削比能与单颗磨粒最大切削厚度有直接的关系;在磨削过程中,大部分磨削能量消耗于金刚石磨粒对陶瓷工件的滑擦与塑性耕犁。

近几年来,随着高速磨削和超精密磨削技术的快速发展,对金刚石砂轮提出了更高的要求,陶瓷以及树脂结合剂的砂轮已经不能满足现代生产的需要。而金属结合剂砂轮因其具有把持力强,结合强度高、耐磨性好、成型性能好、寿命长、能承受较大的磨削压力等特点,在工程陶瓷、光学玻璃、硬质合金等难加工材料的磨削加工中得到了广泛应用。本文对金属结合剂金刚石砂轮应用特点及修整方法进行了研究和探索。

金刚石砂轮片制造技术

上海砂轮厂是我国生产磨料磨具品种最全的专业厂,是拥有外贸经营权的国家重点企业,也是全行业首家通过iso—9001质量体系认证的厂家,她是浦东这块热土上的一颗闪耀的明珠。上海砂轮厂生产的普通磨具,加工效率高,安全系数好,适用于金属和非金属材料的磨削、抛光、开槽和切割。产品有平形、筒形、杯形等各种形状,用于平面磨、内圆磨、外圆磨等各种磨削。磨具,按磨料、粒度、硬度、结