東陽品牌陶瓷金剛石砂輪加工
發(fā)布時(shí)間：2023-07-27 00:57:16
東陽品牌陶瓷金剛石砂輪加工
電化學(xué)性能的說明：樹脂砂輪隨著電子、機(jī)械、光學(xué)等行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)于單晶硅、不銹鋼、硬質(zhì)合金等硬脆材料的加工表面質(zhì)量及加工效率提出了越來越高的要求。這些硬脆材料一般均由研、磨、拋加工完成，其中可實(shí)現(xiàn)高效率、超光滑表面加工的ELID超精密磨削方法受到了科研與企業(yè)界的廣泛重視。目前ELID技術(shù)主要采用金屬結(jié)合劑砂輪，但這種砂輪存在制作困難，成本昂貴，并且對(duì)于功能材料的潔凈表面加工容易造成污染等諸多問題。針對(duì)這些問題，提出一種以炭、樹脂為結(jié)合劑的陶瓷砂輪，這種砂輪具有制作簡(jiǎn)單、成本低，并且可以實(shí)現(xiàn)無污染、高效、高精度的鏡面磨削加工。探討陶瓷砂輪的ELID磨削加工機(jī)理、以及針對(duì)陶瓷砂輪的ELID磨削，研究新型的ELID磨削液，使磨削加工達(dá)到較優(yōu)的效果是本文研究的重點(diǎn)。樹脂砂輪陶瓷砂輪的電化學(xué)性能，可以得出結(jié)論：具有良好的導(dǎo)電性能，并且通過電解作用后在表面產(chǎn)生一層鈍化膜，為ELID技術(shù)的實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。磨削液作為磨削加工中的關(guān)鍵因素，從其防銹性能、冷卻性能、潤滑性能以及電解性能各方面綜合分析，得出一種配方配比，能夠很好的應(yīng)用到ELID磨削加工中。磨削液的導(dǎo)電性在很大程度上決定著鈍化膜的形成，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和MATLAB聯(lián)合仿真，建立磨削液導(dǎo)電率的預(yù)測(cè)模型，可以實(shí)現(xiàn)不同的磨削條件。采用研制的新型ELID磨削液進(jìn)行了對(duì)不銹鋼的磨削實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分別得到對(duì)于不銹鋼粗加工和精加工的加工工藝，使加工效率和精度達(dá)到較優(yōu)。
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電氣設(shè)計(jì)的方法：由于空氣的絕緣強(qiáng)度較高，故氣中放電不同于一般的液中放電，試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在氣中放電的兩極需瞬間接觸才能產(chǎn)生放電，而由于金剛石磨輪試驗(yàn)中作為電極一極的工件圓定于機(jī)床稱之為固定電極，而另一極則定在機(jī)床工作臺(tái)上可隨工作臺(tái)移動(dòng)稱之為活動(dòng)電極，所示，若活動(dòng)電極與固定電極的接觸完全由機(jī)床工作臺(tái)控制，則由于活動(dòng)電極至固定電極的距離未知，導(dǎo)致機(jī)床工作臺(tái)的進(jìn)給量未知，故只能靠肉眼觀察兩極是否接觸，若未接觸則繼續(xù)進(jìn)給活動(dòng)電極，這樣給加工帶來了諸多負(fù)面影響，例如活動(dòng)電極很容易由于氣機(jī)床工作臺(tái)的過沖而頂死工件、兩極接觸引弧產(chǎn)生放電后，活動(dòng)電極不能即時(shí)回退至較佳放電間隙處，可能出現(xiàn)由于極間溫度過高而出現(xiàn)的兩極膠著現(xiàn)象，由丁于兩極的接觸與分開靠機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)給與回退保證，一方面無法實(shí)現(xiàn)兩極快速接觸，引弧后快速回退至較佳放電間隙處的要求，另一方面機(jī)床工作臺(tái)亦無法根據(jù)兩極間放電狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)給或回退。由于采用機(jī)床工作臺(tái)控制活動(dòng)電極的諸多不利因素，考慮到機(jī)床控制土作臺(tái)進(jìn)給不確定微小位移量的不便，采取了在活動(dòng)電極接觸工件表而后即由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)其回退至設(shè)定位置，之后改由壓電陶瓷進(jìn)行微位移補(bǔ)償?shù)姆桨浮?/p>
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金剛石濃度的調(diào)節(jié)方法：金剛石磨料預(yù)先和填料混合，這些填料可以是鹽類、玻璃球或磁鐵顆粒。粘結(jié)后，20%厚度的填料顆粒被被金屬結(jié)合劑粘結(jié)，這些填料用分別下列方法往除：溶解法、升華法或磁場(chǎng)法。這種方法中填料顆粒尺寸與磨料顆粒尺寸大致相當(dāng)，填料用量要能使磨具工作表面上金剛石達(dá)到規(guī)定的濃度。這幾種方法的缺點(diǎn)是填料的往除比較復(fù)雜，要求專門的一套方法。另一種填料的往除比較簡(jiǎn)單的方法是填料采用球型顆粒，表面光滑，首先沉積金屬結(jié)合劑的厚度為金剛石磨粒高度的20%（上砂），然后用刷子把填料刷掉，較后繼續(xù)用金屬結(jié)合劑沉積至規(guī)定厚度。該方法運(yùn)用了金屬結(jié)合劑對(duì)不同表面粗糙度和外形的顆粒把持能力不同這一效應(yīng)，其缺點(diǎn)是填料顆粒尺寸與金剛石磨料顆粒尺寸相當(dāng)，因而粘結(jié)后處于同一平面上，用機(jī)械法往除填料時(shí)，有可能會(huì)把部分金剛石磨料一起刷掉，特別是那些外形接近等積狀的顆粒、表面光滑的顆粒。
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控制技術(shù)的研究分析：CBN砂輪由于其良好的磨削性能，廣泛應(yīng)用于各種高性能，硬脆材料的精密和超精密磨削加工中，但是由于金剛砂輪自銳性差、容易堵塞、在磨削加工中易產(chǎn)生由砂輪偏心引起的激振力，因而影響磨削過程的穩(wěn)定性和工件磨削表面質(zhì)量，從而限制了金剛石砂輪的正常使用，為此必須進(jìn)行經(jīng)常修整。然而傳統(tǒng)的機(jī)械修整方法存在修整時(shí)間長、難度大、效率低、精度不高等缺點(diǎn)。因此開發(fā)高效率、高精度的金剛石砂輪修整技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)硬脆材料精密和超精密磨削、高速高效磨削、成形磨削、磨削自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)。CBN砂輪本文以壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)原理為基礎(chǔ)，對(duì)精密驅(qū)動(dòng)技術(shù)在氣中連續(xù)放電輔助加工控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)了一個(gè)包括單片機(jī)、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源、信號(hào)檢測(cè)及處理電路以及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊組成的氣中連續(xù)放電輔助加工控制系統(tǒng)。針對(duì)輔助修整的特殊要求，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的輔助加工用直流電源。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，該電源可為修整金屬基金剛石砂輪和樹脂基金剛石砂輪提供相應(yīng)的加工電壓及電流，基本上能滿足加工要求。CBN砂輪氣中放電輔助加工用控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，該系統(tǒng)能根據(jù)加工時(shí)兩電極間電壓的變化自動(dòng)尋找較佳放電間隙，并維持輔助加工中的連續(xù)放電，可應(yīng)用于一些高硬度、難切削材料的輔助加工領(lǐng)域。
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的硬度類型說明：金剛石砂輪與現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展有著相互促進(jìn)的作用，一方面，它的應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到現(xiàn)代工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，如機(jī)床、化工、地質(zhì)、煤炭、電子、能源、儀器儀表、工程陶瓷以及航空航天等行業(yè)；另一方面，現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展和需求又反過來促進(jìn)了金剛石砂輪制備技術(shù)的不斷創(chuàng)新。當(dāng)前，及磨削技術(shù)的發(fā)展已對(duì)國家的科技進(jìn)步和整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了極其重要的作用，如航空航天領(lǐng)域?qū)椂祟^罩的磨削精加工質(zhì)量影響著導(dǎo)彈的制導(dǎo)精度；電子信息領(lǐng)域半導(dǎo)體硅片磨削加工技術(shù)影響信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在金剛石砂輪的制備過程中，硬度是選擇磨料較重要的參數(shù)之一。硬度的科學(xué)表述為：物質(zhì)抵抗其他物體刻劃或壓入其表面的能力，也可理解為在固體表面產(chǎn)生局部變形所需的能量。如果單從物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)上來說，硬度是與物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的強(qiáng)弱以及配位數(shù)有關(guān)，主要有如下四種類型：1、在固體物質(zhì)組成的化學(xué)鍵中，由共用電子相結(jié)合的共價(jià)鍵，結(jié)合力較強(qiáng)，因此共價(jià)型晶體的硬度較大，如金剛石、碳化硅等。2、由異性離子間引力相結(jié)合所組成的離子晶體，其硬度隨構(gòu)造中離子電價(jià)的增加、離子間距的縮短以及極化作用的增強(qiáng)而增大，但其所組成物質(zhì)的硬度較共價(jià)型晶體硬度要小。3、金屬原子間由自由電子相結(jié)合所形成的金屬鍵，由于結(jié)合力相對(duì)較弱，因此一般金屬物質(zhì)的硬度處于中等偏低地位4、由質(zhì)點(diǎn)間分子引力相結(jié)合所形成的分子鍵，由于結(jié)合力較弱，因此分子晶體的硬度亦較小，如石墨、滑石、高嶺石等。根據(jù)硬度的不同測(cè)量方法，可表示為刻劃硬度、顯微硬度、研磨硬度等，其數(shù)值隨測(cè)量方法而異，但其變化規(guī)律卻有相似性，表現(xiàn)為硬度越大，數(shù)值也越大。
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電化學(xué)性能的發(fā)展趨勢(shì)：樹脂砂輪隨著電子、機(jī)械、光學(xué)等行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)于單晶硅、不銹鋼、硬質(zhì)合金等硬脆材料的加工表面質(zhì)量及加工效率提出了越來越高的要求。這些硬脆材料一般均由研、磨、拋加工完成，其中可實(shí)現(xiàn)高效率、超光滑表面加工的ELID超精密磨削方法受到了科研與企業(yè)界的廣泛重視。目前ELID技術(shù)主要采用金屬結(jié)合劑砂輪，但這種砂輪存在制作困難，成本昂貴，并且對(duì)于功能材料的潔凈表面加工容易造成污染等諸多問題。針對(duì)這些問題，提出一種以竹炭、樹脂為結(jié)合劑的砂輪，這種砂輪具有制作簡(jiǎn)單、成本低，并且可以實(shí)現(xiàn)無污染、高效、高精度的鏡面磨削加工。探討砂輪的ELID磨削加工機(jī)理、以及針對(duì)砂輪的ELID磨削，研究新型的ELID磨削液，使磨削加工達(dá)到較優(yōu)的效果是本文研究的重點(diǎn)。分析了砂輪的電化學(xué)性能，可以得出結(jié)論：砂輪具有良好的導(dǎo)電性能，并且通過電解作用后在表面產(chǎn)生一層鈍化膜，為ELID技術(shù)的實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。磨削液作為磨削加工中的關(guān)鍵因素，從其防銹性能、冷卻性能、潤滑性能以及電解性能各方面綜合分析，得出一種配方配比，能夠很好的應(yīng)用到ELID磨削加工中。磨削液的導(dǎo)電性在很大程度上決定著鈍化膜的形成，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和MATLAB聯(lián)合仿真，建立磨削液導(dǎo)電率的預(yù)測(cè)模型，可以實(shí)現(xiàn)不同的磨削條件。采用研制的新型ELID磨削液進(jìn)行了對(duì)不銹鋼的磨削實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分別得到對(duì)于不銹鋼粗加工和精加工的加工工藝，使加工效率和精度達(dá)到較優(yōu)。