论文部分内容阅读
近年来,硬脆材料得到了世界的广泛认可,开始活跃在诸多领域,比如航空航天、汽车电子、精密仪表、仪器等。这些材料普遍具有高的加工附加值,为了保证其在精密领域的广泛使用,获得高的加工精度,大量的超硬磨料砂轮开始投入使用,CBN砂轮以其优异的性能开始发挥出巨大的作用。磨削是这些难加工材料能够高质量使用的主要加工手段,为了确保磨削过程高效精密的进行,必须解决砂轮的修整问题。随着CBN砂轮修整技术的进步,砂轮的耐用度得到了明显提高,磨削条件也得到了有效改善。目前,CBN砂轮的修整技术有了很大的发展,在一定程度上解决了砂轮的修整问题,但是各种修整方法不同程度的存在一些局限性,影响了砂轮的普遍使用,因此,有必要研究一种成本低、结构简单,方便高效的修整方法。基于振动切削的优异性能,本文提出了附加超声振动的金刚石笔复合修整技术,该技术发扬了振动的优势,剔除了金刚石笔普通车削修整的不足之处。振动修整技术结构简单,使用方便,修整过程高效稳定,能够获得理想的表面形貌,解决了普通车削修整时砂轮磨削能力差的问题。在波动理论的基础上,结合质点的振动原理,研究了变截面杆中波的传播特性,并根据机械阻抗综合法对振动装置进行阻抗的匹配分析。在理论分析的基础上,完成了振动装置各个部件的几何尺寸设计,并对声学装置的振幅和频率特性进行试验分析。本文在振动切削的研究基础上对砂轮超声振动的修整机理进行了分析,通过讨论振动修整的特性,理论上得出附加了振动的修整方式与普通车削修整方式相比具有更大的优势,探讨了振动修整下砂轮表面的修整轨迹廓形以及磨粒微观状态特征。在连续修整的状态下,金刚石笔与砂轮表面持续接触,整个修整过程为振动修整,修整的砂轮表面容屑空间比较大,磨粒也更加锋利;断续修整时,砂轮表面存在一部分原未修整表面,形貌廓形的顶部出现平顶轮廓。关于砂轮的表面形貌测量问题,基于白光三维干涉扫描技术,提出了超声振动修整砂轮表面磨粒识别的采样间隔问题,介绍了滤波技术,建立了表面形貌三维轮廓参数指标。树脂型结合剂CBN砂轮的振动修整试验结果表明,与普通修整方式相比,超声振动修整方式下的砂轮磨粒基本保持完好,具有较好的砂轮地貌,从而较普通修整方式下的砂轮具有优良的磨削质量。普通修整方式下密实型结合剂砂轮表面的材料去除机理主要以磨粒的脆性断裂和结合剂断裂为主,而超声振动修整方式下,材料去除机理以结合剂的延性去除以及磨粒的磨损和微破碎为主。超声振动修整方式下,粗粒度密实型结合剂砂轮的修锐效果显著,而细粒度树脂结合剂砂轮振动修整后修锐效果不明显,砂轮表面有效磨粒数少,磨粒突出高度较低。通过试验分析了修整参数对砂轮表面形貌的影响规律。最后对CBN砂轮的磨削特性进行了试验,试验结果说明,振动修整方式下的CBN砂轮与普通修整下的CBN砂轮相比磨削比较大,砂轮的可磨性增强。因此可以得知,振动修整方式下,砂轮表面形貌较好,砂轮磨粒的容屑空间较大,磨粒比较锋利,磨削过程中,砂轮的半径减小量比较稳定,磨削温度降低,从而减轻了砂轮的磨损。而在同等条件下,高速钢的磨削比较光学K9玻璃的磨削比大,在CBN砂轮的磨削试验中,可以得出,光学玻璃的磨削表面质量不够理想,表面粗糙度值较高,纹理不规则,而在同等磨削条件下CBN砂轮在磨削硬质钢方面具有较高的优势,磨削表面质量较高,表面纹理细腻、规则。