南通優(yōu)質(zhì)陶瓷金剛石砂輪加工
發(fā)布時(shí)間：2022-10-10 01:01:53
南通優(yōu)質(zhì)陶瓷金剛石砂輪加工
的修整與控制技術(shù)：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)。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。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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一般來說，要求功效高、表面粗糙度值較大、 金剛石切割片磨片與工件接觸面大或磨片對(duì)工件斜面磨削、工件材料韌性大和伸長率較大以及加工薄壁工件時(shí)，應(yīng)選擇大一些的粒度;反之，加工高硬度、脆性大、組織緊密的材料;精磨、成形磨光或高速磨削時(shí)，則應(yīng)選擇較小的粒度。常用的粒度是46-80.粗磨時(shí)選用粗粒度磨片，精磨時(shí)選用細(xì)粒度磨片，另外，端磨應(yīng)比周磨的磨片粒度粗;內(nèi)圓磨應(yīng)比外圓磨的磨片粒度粗;干磨應(yīng)比濕磨的砂輪粒度粗。切割片磨片硬度選擇的一般原則是：磨削硬材料，應(yīng)選用軟磨片，以使其保持較好的“自銳性”，提高磨光片的使用壽命，減少磨削力和磨削熱;磨削軟材料時(shí)，應(yīng)選用硬砂輪，可再較長時(shí)間保持磨粒微刃的鋒利，利于切削。具體情況如下;1、磨削韌性大得有色金屬工件、刃磨硬度高的刀具、磨削薄壁件及已堵塞磨光片的材料時(shí)，應(yīng)選用較軟的磨片;鏡面磨削應(yīng)選擇超軟磨片; 2、工件材料相同，縱向磨削與切入磨削，周邊磨削與端面磨削，外圓磨削與內(nèi)圓、平面磨削，濕磨于干磨，精磨于粗磨，斷續(xù)表面磨削與連續(xù)表面磨削等，前者均要選用比后者叫硬的磨片。3、高速、高精密磨削、鋼胚荒磨、工件去毛刺等，應(yīng)選擇較硬的磨片。
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材料磨削效率的提高方法：1、CBN砂輪采用新型金剛石砂輪磨削。推廣和使用新型金剛石砂輪，是提高陶瓷材料磨削效率的有效途徑。如特殊填料的砂輪，它是在砂輪結(jié)合劑中滲入一種特殊填料。用它磨削Si3N4陶瓷平面時(shí)，磨削比大幅度提高，同時(shí)也解決了原金屬結(jié)合劑砂輪鋒利度差的問題。還有鑄鐵結(jié)合劑砂輪。它與樹脂結(jié)合劑砂輪相比，允許大的磨削深度，磨削比也大。在磨削Si3N4和zrO2陶瓷時(shí)，其磨削比分別是樹脂結(jié)合劑砂輪的4倍和3倍。鑄鐵結(jié)合劑砂輪價(jià)格便宜，砂輪修整也容易，修整效率比青銅結(jié)合劑砂輪高75％。試驗(yàn)證明，羰基鐵粉的加入增大了磨粒的保持力，游離片狀石墨的存在，起到了潤滑減少摩擦的作用。因此，鑄鐵結(jié)合劑金剛石砂輪是一種很有發(fā)展前途的新型結(jié)合劑砂輪。2、復(fù)合磨削法。此方法是在砂輪側(cè)面進(jìn)行放射狀導(dǎo)電處理，使砂輪和工件之間產(chǎn)生脈沖放電?？可拜啓C(jī)械去除和電熔法去除材料的復(fù)合磨削法。用此方法磨削陶瓷，使工件表面磨削缺陷小，磨削效率高。3、CBN砂輪砂輪電解磨削。砂輪電解磨削是利用電解原理，使用鑄鐵基的金剛石砂輪，磨削困難的硬脆陶瓷材料磨削過程中，不斷對(duì)砂輪結(jié)合劑進(jìn)行電解，使磨損的金剛磨粒脫落，保持砂輪始終鋒利。這種磨削方法使砂輪磨粒切人性好，磨削力小，磨削溫度低，磨削表面質(zhì)量好，其效率也高，工件表面粗糙度可以達(dá)到鏡面。
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控制技術(shù)的說明 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)。 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。 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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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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磨料力度的說明：在磨削過程中，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，濃度過高或過低都會(huì)造成磨料的過早脫落，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。