杭州定制陶瓷金剛石砂輪加工
發(fā)布時(shí)間：2024-03-20 00:51:08
杭州定制陶瓷金剛石砂輪加工
化學(xué)性能的相關(guān)說(shuō)明：樹(shù)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(lái)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(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，提出一種以炭、樹(shù)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(wú)污染、高效、高精度的鏡面磨削加工。探討樹(shù)脂砂輪的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)。的電化學(xué)性能，可以得出結(jié)論：陶瓷砂輪具有良好的導(dǎo)電性能，并且通過(guò)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(rùn)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(guò)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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磨料力度的說(shuō)明：在磨削過(guò)程中，金剛石砂輪磨料粒度的選擇會(huì)直接影響超硬材料在磨削加工表面的質(zhì)量與效率。所以在選擇正確的磨料力度是必不可少的，所以在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，盡量選擇較粗的粒度，提高加工效率。粗磨時(shí)，可以選用120-150#粒度的磨料，精磨時(shí)可以選用180-240#粒度的磨料，超精磨時(shí)可以選用W40-W7粒度的微粉磨料。中磨料的濃度對(duì)超硬材料的磨削效果有一定的影響，濃度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)造成磨料的過(guò)早脫落，使砂輪損耗費(fèi)用增加，所以在選擇磨料濃度的時(shí)候也是非常關(guān)鍵的一步。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，粗磨時(shí)，可以選擇較高的濃度，以增加單位面積內(nèi)的有效磨粒數(shù)，提高加工效率+精磨時(shí)應(yīng)選擇較低的濃度。一般情況下，粗磨時(shí)磨料濃度可以選用100-150%，精磨時(shí)磨料濃度可以選用75-100%左右。較后一個(gè)結(jié)合劑的選擇，導(dǎo)熱性較好的金屬結(jié)合劑對(duì)磨粒的結(jié)合力較大，適用于晶形比較完整的金剛石磨料，具有相對(duì)較高的磨削比。樹(shù)脂結(jié)合劑對(duì)磨粒的結(jié)合力較弱，適用于脆性大、強(qiáng)度低的金剛石磨料。陶瓷結(jié)合劑性能介于上述二者之間。鑄鐵短纖維結(jié)合劑對(duì)磨粒的結(jié)合力高達(dá)50-100kg/mm2，抗拉強(qiáng)度高達(dá)15-30kg/mm2，比普通金屬結(jié)合劑性能優(yōu)越很多。由其制成的金剛石砂輪磨削加工工程陶瓷時(shí)，磨削比大約是樹(shù)脂結(jié)合劑砂輪的4-5倍，適用于制作晶形完整的金剛石磨粒砂輪。
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控制技術(shù)的說(shuō)明 金剛石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，但是由于金剛石砂輪自銳性差、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(guò)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(zhǎng)、難度大、效率低、精度不高等缺點(diǎn)。因此開(kāi)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)。 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(shù)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。 金剛石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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結(jié)合劑起粘結(jié)磨料的作用：常用的是陶瓷結(jié)合劑，其次是樹(shù)脂結(jié)合劑。結(jié)合劑選料不同，影響砂輪的耐蝕性、強(qiáng)度、耐熱性和韌性等。磨粒粘結(jié)愈牢，就愈不容易從砂輪上掉下來(lái)，就稱砂輪的硬度，即砂輪的硬度是指砂輪表面的磨粒在外力作用下脫落的難易程度。容易脫落稱為軟，反之稱為硬。砂輪的硬度與磨料的硬度是兩個(gè)不同的概念。被磨削工件的表面較軟，磨粒的刃口（棱角）就不易磨損，這樣磨粒使用的時(shí)間可以長(zhǎng)些，也就是說(shuō)可選粘接牢固些的砂輪（硬度較高的砂輪）。反之，硬度低的砂輪適合磨削硬度高的工件。砂輪在高速條件下工作，為了保證安全，在安裝前應(yīng)進(jìn)行檢查，不應(yīng)有裂紋等缺陷；為了使砂輪工作平穩(wěn)，使用前應(yīng)進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)。 砂輪工作一定時(shí)間后，其表面空隙會(huì)被磨屑堵塞，磨料的銳角會(huì)磨鈍，原有的幾何形狀會(huì)失真。因此必須修整以恢復(fù)切削能力和正確的幾何形狀。
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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(lái)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(guò)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(guò)高而出現(xiàn)的兩極膠著現(xiàn)象，由丁于兩極的接觸與分開(kāi)靠機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)給與回退保證，一方面無(wú)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(wú)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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的回轉(zhuǎn)方式說(shuō)明 金剛石修整滾輪主要分為三種回轉(zhuǎn)方式，一是連動(dòng)型，二是制動(dòng)型，三是驅(qū)動(dòng)型，在這三種回轉(zhuǎn)方式中，制動(dòng)型和連動(dòng)型加工面容易出現(xiàn)粗糙或者波紋，而且操作條件設(shè)定也非常的困難，所以在現(xiàn)在加工方式中，客戶主要采用的是驅(qū)動(dòng)型，這樣可以考慮修整機(jī)構(gòu)及考慮磨削性能，金剛石修整滾輪修整出來(lái)的砂輪工件精度和設(shè)定參數(shù)都是在使用過(guò)程中一種較好的回轉(zhuǎn)方式。 由于陽(yáng)極面積遠(yuǎn)小于陰極面積, 在加厚及增厚鍍層時(shí), 陽(yáng)極易于鈍化和被陽(yáng)極泥渣覆蓋。因此, 應(yīng)準(zhǔn)備一副備用陽(yáng)極, 以便及時(shí)更換并清洗活化在用陽(yáng)極。 上砂時(shí)應(yīng)用一細(xì)棒在靠近陰模型上搗實(shí)金剛石, 以使金剛石與各點(diǎn)都能緊密接觸, 使內(nèi)型腔上的金剛石分布均勻, 不出現(xiàn)空白點(diǎn)。此外在上砂過(guò)程中還要用細(xì)棒攪動(dòng)金剛石, 使滯留在里邊的氫氣泡及時(shí)排出。 電鍍修整滾輪增厚鍍層時(shí), 應(yīng)盡可能用高的電流密度, 以節(jié)約制造時(shí)間; 在到達(dá)快結(jié)束前1～ 2h, 讓電流密度更大些,以使鍍層表面粗糙, 這樣能增強(qiáng)澆鑄低熔合金與鍍層的結(jié)合牢度。