脆性材料磨削模式與表面粗糙度

1、產(chǎn)品實(shí)施脆性材料的精密與超精密磨削提供有益的參考。材料產(chǎn)品，如航今航天叫陶瓷軺承。業(yè)及民的石英玻璃和陶瓷玻璃激光與紅外光學(xué)晶體等的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)脆性材料的粘密及1超精密加工的研究也日益深入。脆性材料雖然用途十分廣泛，但硬度高，脆性大，為了獲得高質(zhì)量的脆性材料產(chǎn)品，克服研拋技術(shù)生產(chǎn)周期長(zhǎng)產(chǎn)品成本高的缺點(diǎn)，近年來(lái)出現(xiàn)了超精密磨削2加工技術(shù)。對(duì)于脆性材料的磨肖1加工，材料的磨削模式對(duì)已加工面質(zhì)量有很大的??；刻向，根據(jù)公新研究，忭材利。迮選抒適當(dāng)?shù)膮?shù)茶件下仍能以塑性磨削模式加工，使得磨削面的質(zhì)3量等同甚至優(yōu)于研拋面+因此開(kāi)究脆性材料的磨削模式及面粗糙度，以及它們與刀具和加工工藝參數(shù)之間的關(guān)系是非

2、常重要的，將會(huì)對(duì)脆性材料的磨削加工起到定的指導(dǎo)作用。國(guó)內(nèi)外研究4人員通過(guò)人1觀論分析和試驗(yàn)證明，脆性材料在適當(dāng)?shù)募庸l件下仍能以塑性磨削模式進(jìn)行加工，并得到粗糙度很低的光滑面。實(shí)現(xiàn)脆性材料塑性域磨削的條件是砂輪單個(gè)磨粒的最大切削5深度應(yīng)小于脆性材料的臨界切削深度。了08述14應(yīng)用顯微壓痕法建立了玻璃材料不產(chǎn)生裂紋時(shí)的臨界切削深度。通過(guò)應(yīng)用掃描電鏡觀察玻璃的壓痕形貌發(fā)現(xiàn)，要使玻璃面的裂紋數(shù)少于610，壓痕的臨界深度滿(mǎn)足久他為材利伯?dāng)嗔褟匦杂?xùn)。通過(guò)對(duì)磨削過(guò)程中砂輪與。1件的接觸狀態(tài)進(jìn)行分析，得到砂輪單個(gè)磨粒的最大切削深度為15砂輪速度08；為工件進(jìn)給速度8；7卟為欣削深度，1為砂輪動(dòng)態(tài)效磨刃數(shù)酬2

3、；為磨削常數(shù)心為砂輪3量直抬，u，u考慮金剛石砂輪的磨粒頂角為角形，可得砂輪動(dòng)態(tài)有效磨刃數(shù)161為與磨刃密度有關(guān)的系數(shù)；1為與8砂輪磨刃形狀有關(guān)的系數(shù)。性模式。對(duì)同材料，由式2與式3可知，砂輪的個(gè)均塍尺寸對(duì)磨削模式的影響最人，砂輪速度件速度的影響較小，而磨削深度的影響最小。哈工大的陳明君通過(guò)9對(duì)光學(xué)玻璃1進(jìn)行超精密磨削磨削時(shí)砂輪的線(xiàn)速度，=120，工件速度，=0.5，磨削深度。=1發(fā)現(xiàn)當(dāng)用140吧金剛石砂輪磨磨肖1校式為斷裂模式，奶削1件面有尺量的磨削條10紋，面不透明，提面粗糙度，為5.361當(dāng)砂輪為120型時(shí)，磨削模式為斷淠與塑性模式，1件庚面上的磨削條紋是斷續(xù)光磨1次光磨歆先次工作臺(tái)遑度

4、，咖金明石砂輪平均磨粒尺寸11，作片通過(guò)磨削，玻璃砂輪的線(xiàn)速度，2得出如下結(jié)論當(dāng)磨粒尺寸為300如時(shí)，為斷，模式，加工面粗糙度，為47.3，8671；磨粒尺寸為12，25此1時(shí)，斷裂模式占95，12加工面粗糙度足1為1721；磨粒尺寸為26如時(shí)，磨削模式為塑性，加工面粗糙度札為52 3影響脆性材料面粗糙度的因素脆性材料的磨削模式直接影響工件的面質(zhì)量，面質(zhì)量包括13面粗糙度裂紋燒傷和殘余應(yīng)力等。而粗糙度是描脆生材料農(nóng)面質(zhì)量的參數(shù)之，也是人們?cè)谀ハ骷庸ぶ衅毡殛P(guān)注的首要問(wèn)。對(duì)同材料，面粗糙度受砂輪磨粒尺寸磨削用量，光磨次數(shù)及磨削液14等因素的綜合影響。3.1砂輪磨粒尺寸糙度的關(guān)系17.由可，砂輪磨粒

5、尺寸越小，磨削度，值越小。這是山，砂輪磨粒尺寸越小，同時(shí)參與磨削的磨粒越多，磨刃密度系數(shù)越大，越易15形成塑性域磨削，所以粗糙度值越低，文獻(xiàn)7文獻(xiàn)12都得出上述結(jié)論。但文，13用氧化鋁砂輪光磨氮化硅陶瓷鑲塊卻得出與此相反的結(jié)論。即隨著磨粒尺十的增人，而，糙度值降低。16這是因?yàn)樯拜喣ハ魈沾擅娴募庸み^(guò)程可分為砂輪磨粒與工件面凸峰的碰撞碰撞與摩擦共同作用摩擦拋光個(gè)階段，當(dāng)磨粒尺寸較大時(shí)，磨粒強(qiáng)度較高，不易破碎和脫落，與工件之間的摩擦拋17光作用1時(shí)間增加；而粒較小時(shí)，欣粒易脫落，與工件之間的摩擦拋光作用時(shí)間減弱。3.2磨削用量砂輪速度1評(píng)通過(guò)陶瓷材料磨削試驗(yàn)認(rèn)為砂輪速度越大，面粗糙度越大。因?yàn)樯拜?/p>

6、速18度增加，雖然單顆磨粒的未變形切屑厚度減小，粗糙度應(yīng)減小，為砂輪速度越大，面粗糙度越小，因?yàn)樯拜喫俣仍黾邮沟脝晤w磨粒的未變形切屑厚度減小。其中，速度及磨削深度更能有效19地降低灰1如粉糖度，文獻(xiàn)13還認(rèn)為，采用高的砂輪速度，將使面粗糙度得到明顯改善，其原因有個(gè)是砂輪速度提高，磨削力降低，對(duì)化鋁砂輪來(lái)說(shuō)，4降低磨粒的破碎和磨損，提高磨20粒的壽命，增加與工件面的摩擦拋光時(shí)間；是砂輪速度提高，磨削區(qū)的溫度升高，使材料有可能發(fā)生塑性變形，促進(jìn)砂輪對(duì)工件面的擠壓摩擦作用；是砂輪速度提疏單位時(shí)間內(nèi)砂輪與工件21之間的接觸次數(shù)增多，對(duì)工件面的摩擦拋光作用增強(qiáng)。2砂輪進(jìn)給量減少，面粗糙度值減小。2為在塑

7、性磨削模系?？梢钥闯?，在塑性磨削模式下，隨著砂輪進(jìn)給量3工件速度面的粗糙度22值都隨工作臺(tái)速度的降低而降低。因工件速度減小，單顆磨粒的未變形切屑厚度減小，所以磨削面粗糙度降低16174磨削深度隨著磨削深度的增大，磨削面的粗糙度值變大，因?yàn)槟ハ?3深度增大導(dǎo)致單顆磨粒的未變形切屑厚度增加。而文獻(xiàn)則得出與之不同的結(jié)論當(dāng)磨削深度小于定數(shù)值時(shí)，隨磨削深度的增大，磨削面粗糖度值變大但當(dāng)磨削深度大于定數(shù)值時(shí)隨磨肖1深度24繼續(xù)增大，磨削面粗糙度值迅速變小。因?yàn)榇藭r(shí)隨著磨削深度的增加，法向力增大，同時(shí)砂輪磨損加劇，使得實(shí)際柄削深度減小4.3.3光磨次數(shù)之獻(xiàn)131517均指隨光磨次數(shù)的增25加，麼削面粗糙度值

8、減小阽3.文獻(xiàn)15還指出，光磨次左右可得到比較穩(wěn)定的加工而質(zhì)2.3.4磨削液1獻(xiàn)51認(rèn)為，合珂選抒肷削液增加冷卻效果，可降低磨削面粗糙度值。而文獻(xiàn)2613則認(rèn)為，用磨削液時(shí)比不用磨削液時(shí)的加工面粗糙度值增大，因?yàn)槲醇幽ハ饕簳r(shí)，磨削溫度高，有利于氧化銀砂輪對(duì)工件面的摩擦拋光作用。4結(jié)語(yǔ)綜上所述，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)脆性材料27的磨削模式和面粗糙度進(jìn)行了大量的研究，給出了很多有指導(dǎo)價(jià)值的結(jié)論。但由于研究條件的差別，許多結(jié)論并不致，同時(shí)還有不少結(jié)果不明之處，有必要進(jìn)行更加深入的研究，為脆性材28料的精密和超精密磨削加工提供更堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。5任敬心，華定安。磨削原理。西北工業(yè)大學(xué)出版社，1988 6陳明君，董申，李旦，張飛虎。脆性材料超精密磨削時(shí)29影響面質(zhì)量因素的研究。機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2003734 7陳明君，張飛虎，董申等。光學(xué)玻璃塑性模式超精密磨9陳明君，董申，張飛虎等。陶瓷材料的超精密磨削加工。13胡軍，30徐燕申，謝艷等。氮化硅陶瓷鑲塊低粗糙度15柯宏發(fā)，張耀輝，趙燕。工程陶瓷磨削面粗糙度數(shù)TxLsManufacture，2003，43755，767史興寬，原京庭，夏31力農(nóng)等。硬脆材料光滑面超精磨削的研究。航空學(xué)報(bào)，1998，192253256第作者孟劍峰，副教授，在讀博士研究生，山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)現(xiàn)理論研究所，25003261濟(jì)南市機(jī)械制造等