单颗金刚石划擦玻璃的实验研究

本文利用自行制备的单颗粒金刚石工具划擦普通玻璃,观察不同划擦深度的划痕形貌并进行统计分析,同时采集和分析了划擦过程中的磨削力。实验结果表明,划痕的实际宽度与理论宽度有相同的变化趋势。随着切深的增加,实际宽度与理论宽度趋于比较恒定的比值。当划擦磨粒不变时,单颗磨粒的法向磨削力和切向磨削力都随着划痕长度的增加而线性增加。     

单颗磨粒划擦SiCf/SiC陶瓷基复合材料的试验研究

为研究SiC纤维(SiC_f)增强SiC陶瓷基复合材料(SiC_f/SiC)的磨削损伤机理,搭建试验平台开展单颗磨粒划擦试验,测量划擦力并观察其表面损伤形式,研究磨粒形状、划痕深度和SiC_f取向对复合材料磨削机理的影响。试验结果表明:SiC_f/SiC陶瓷基复合材料的划擦损伤形式主要有基体崩碎、纤维裂纹、断裂和拔出等。在SiC_f/SiC陶瓷基复合材料划擦过程中,尖锐状磨粒的划擦力更小,且整条划痕的表面损伤范围较扁平状磨粒的小。用扁平状磨粒划擦但纤维取向γ= 0°时,划痕形貌中纤维断裂、纤维拔出等损伤形式出现较少。      

基于单颗磨粒切削的CBN铰珩工具磨粒磨损研究

采用单颗磨粒试验方法,以4Cr13不锈钢为修整材料,研究大长径比CBN铰珩工具修整过程中的磨粒磨损特性。试验结果显示:与普通切削相比,超声切削时的平均切削力降低60%～80%,但磨粒在短时间内大块破碎,磨削比严重下降。超声切削时的磨粒?工件接触比在0.6～0.8,磨粒主要处于断续切削过程,其最大切削宽度比普通切削时的增加2.7倍,且磨粒受到的最大瞬时切削力增加。根据点云信息对磨粒进行逆向建模,并对建立的单颗磨粒切削仿真模型的瞬时切削力进行定量分析。仿真结果显示:超声切削时的最大切向力比普通切削时的增加20%以上,且力的波动幅度超过80%。      

单颗钎焊金刚石磨粒磨损试验研究

采用单颗磨粒试验方法,以碳钢碟轮为修整工具,研究金刚石和CBN磨粒修整过程中的磨损特征。结果表明:砂轮和修整碟轮的相对速度对金刚石磨粒的磨损有重要影响;相对速度为51.9 m/s时,金刚石磨粒的磨损高度为50.1 μm;相对速度为17.3 m/s时,金刚石磨粒的磨损高度显著减小,为19.5 μm。通过相同条件下金刚石与CBN磨粒的磨损特征对比,表明金刚石磨粒在磨损过程中同碟轮之间发生化学作用,加速金刚石磨粒的磨损;对试验后金刚石磨粒进行拉曼光谱分析,并未检测到石墨物质。      

评价金刚石绳锯性能的单颗串珠试验

本介绍的是不同操作参数对金刚石绳锯性能影响的研究试验结果。在试验过程中,绳锯的线速度,绳子的张紧力和冷却水流量都保持恒定,主要变量是锯切率,进给速度,金刚石型号和试验块的长度。本的作是P.W.ButlerSmith,J.Grgzagoridis和P.R.Davis.     

Beta-Movie摄象系统用于工程陶瓷单颗金刚石磨粒磨削过程的动态试验研究

本文利用Beta-Movie摄象系统,通过自制的放大装置,对工程陶瓷单颗金刚石磨粒磨削过程进行动态拍摄记录,在反复重放摄象过程中,对磨削时工程陶瓷的破碎过程进行观察分析,可初步认识工程陶瓷磨削的磨屑形成。     

单颗粒金刚石平面划擦大理石的实验研究

本文采用单颗粒金刚石沿不同的切削路径（不同间距切痕或重叠切痕）与不同切削深度的组合形式进行了平面划擦广西白大理石的试验。分析了两种切削路径下各加工参数对切削力FZ的影响,结果表明：当切削深度小于10μm时,两种切削路径对各道切痕的切削力FZ无明显影响;当切削深度大于30μm时,切削路径对切削力FZ影响增大,且在相等切削深度的条件下,切痕重叠时的加工性能比不同切痕间距时的加工性能差;在不同间距切痕条件下,小间距大切削深度（L〈200μm,ap〉70μm）或大间距小切削深度（L〉600μm,ap〈10μm）的组合形式的加工性能较好。     

钎焊金刚石磨削石材过程中磨粒磨损状态研究

通过数字视频采集系统跟踪观察钎焊金刚石砂轮磨削过程中磨粒表面形貌变化.研究了钎焊金刚石砂轮在磨削花岗石材料过程中,金刚石磨粒的出刃高度和磨损状态的变化规律.结果表明,钎焊金刚石工具在加工过程中,钎焊金刚石磨粒可分为六种磨损状态:完整晶形、微观破碎、宏观破碎、磨平、折平和脱落.磨粒磨损路径主要是以完整→微观破碎→宏观破碎→脱落的方式进行.金刚石磨粒在磨损过程中,可分为初期磨损、正常磨损和剧烈磨损三个阶段.     

单颗金刚石磨粒磨削SiC的磨削力实验研究

选取两种不同锥度角的金刚石磨粒,分别用其对SiC陶瓷和单晶SiC进行了单颗磨粒磨削实验,检测了磨削过程中的磨削力大小,分析了磨削参数对磨削力的影响。实验结果表明:磨削力随着切削深度的增大而增大,随磨削速度的减小而增大;随着磨粒顶锥角的增大,磨削力明显增大;磨削单晶SiC(6H)的磨削力大于磨削SiC陶瓷的磨削力。     

钎焊金刚石砂轮磨削石材中金刚石粒度对磨削力的影响研究

本文通过测量不同金刚石粒度的高频感应钎焊金刚石砂轮磨削花岗石过程中的磨削力，对砂轮所受的法向力和切向力进行了研究。对不同粒度条件下磨削深度、进给速度和砂轮线速度对磨削力的影响进行了分析。研究发现磨削力随砂轮线速度的增大而减小，随磨削深度和进给速度的增大而增大，磨削深度对磨削力的影响程度比进给速度大。小粒度金刚石磨削时，磨削三要素对磨削力的影响比大粒度金刚石磨削时大。     

单颗粒金刚石划擦脆硬材料的表面形貌影响因素研究

本文通过以材料、进给速度及切深为因素的正交实验研究加工工艺对磨削力的影响,了解其对表面形貌影响的显著性,并通过单颗磨粒在已有轨迹表面上以一定的间距重复划擦来了解复杂轨迹对表面形貌及切削力的影响。结果表明各个加工参数影响因素的主次排序为:材料切深进给速度,且重复轨迹划擦时表面形貌的变化与一次划擦不同,轨迹之间相互影响,在前一道大裂纹及破碎的影响下下一道轨迹的切削力急剧减小。     

Material removal behavior in ultrasonic-assisted scratching of SiC ceramics with a single diamond tool

Ultrasonic-assisted grinding (UAG) has been extensively employed in manufacturing industries for processing hard and brittle materials. However, its potential has not been sufficiently developed because the material removal mechanism in UAG has not been elucidated. This paper focuses on the material removal mechanism in the UAG of silicon carbide (SiC) ceramics by investigating the material removal behaviors in ultrasonic-assisted scratching (UAS) of SiC ceramics. The UAS test was conducted on an NC (Numerical Control) surface grinder connected to a self-designed ultrasonic unit; a single diamond tool was fixed onto the end-face of the ultrasonic unit to achieve an ultrasonic vibration (UV). Conventional scratching (CS) test was also carried out on the same experimental rig but without UV for comparison. During testing, the material deformation/fracture behavior and the scratching forces were investigated. The experimental results show that (1) there are two scratching modes in the UAS process depending on actual depth of cut: an intermittent mode and a continuous mode; (2) the mean groove depth in UAS is much bigger than that in CS, indicating that the cutting ability of the tool was significantly improved by the assistance of the UV; (3) the critical depth of cut is increased by 56.25% once UV is applied; the stiffness of the experiment setup is improved in the UAS compared to CS; the UV in y-direction strongly contributes to the material removal, whereas the UV in z-direction only results in variation of the cutting trace and hardly contributes to the material removal in the UAS process; (4) in UAS, the scratching forces sinusoidally fluctuate with the same period as that of the UV of the tool when the material removal is in ductile mode, when the material removal is in brittle mode, the forces heavily vary but the period is different from that of the UV of the tool; (5) the cutting efficiency of the tool is improved by the assistance of the UV. The impact and cutting action at the tool tip on the machining surface are the main factors contributing to the material removal. The observed features were rationalized by analyzing kinematic characteristics of the tool and material removal mechanism in UAS. This study confirms that UAG is a highly effective processing method for machining hard and brittle materials.     

单颗磨粒磨削玻璃的声发射实验研究

采用单颗金刚石压头作为磨粒对玻璃进行磨削实验,采集了磨削过程中的声发射信号,分析了磨削参数变化对声发射信号参数特征值的影响。结果表明:磨削过程中产生的声发射信号特征参量值振铃计数值、信号均方根值RMS随着磨削深度和磨削速度的增大而增大;随着工作台移动速度的增大而减小。在本实验条件下得到的声发射信号频率峰值主要在15.53 kHz以及18.65 kHz两个部分,且实验时主要研究玻璃材料脆性方式去除过程,说明了玻璃脆性断裂时产生的声发射信号频率峰值集中在15.53kHz和18.65 kHz。     

陶瓷磨削中新型多孔金属结合剂金刚石砂轮磨损特征研究

在磨削Al2O3工程陶瓷材料过程中,利用三维视频显微镜跟踪观察了新型多孔金属结合剂金刚石砂轮,金刚石的磨损过程以及砂轮表面形貌的变化。分析了新型砂轮中金刚石磨损的主要形式及原因,砂轮工作表面的状态变化特征。试验结果表明：新型多孔金属结合剂金刚石砂轮在加工过程中,金刚石的磨损形式包括磨耗磨损,破碎及脱落等磨损过程,其中以磨耗磨损为主;同时,随着结合剂的不断磨除,砂轮深层磨料能够不断出露,取代表面钝化失效、脱落的金刚石,且砂轮表面孔隙结构,随磨损过程呈交替更迭变化,砂轮具有较好的自锐性。     

铁基粉末触媒的粒度及其均匀性对合成金刚石的影响

本文利用铁基粉末触媒在国产六面顶压机上进行了金刚石单晶的合成。研究了高温高压条件下（5.7GPa，1370～1650℃），筛分的6种不同粒度（140／170，170／200，200／230，230／270，270／325，325／400）以及未经筛分的混合粒度的铁基粉末触媒生长金刚石的形貌特征。同时研究了粉末触媒粒度均匀性对合成金刚石的影响。结果表明，触媒粒度越均匀，合成金刚石单晶的粒度越集中。触媒粒度以及合成的金刚石晶体分别通过扫描电镜和光学显微镜进行了观测。     

人造金刚石形貌分析系统与振筛系统测试金刚石粒度组成的对比研究

对人造金刚石粒度组成进行检测的方法主要有利用筛网筛分和形貌分析系统进行检测两种方法，本文采用这二种方法分别对同一组样品进行三次连续检测，发现采用筛网检测同一个样品基本粒比例的最大值与最小值的差值最大为1个百分点，形貌分析系统测试同一个样品的基本粒比例的最大值与最小值的差值最大为8．7个百分点；筛网检测三个样品基本粒比例的平均值是96．7％，形貌分析系统测试三个样品的基本粒比例的平均值是81．6％，这说明振筛机系统检测金刚石粒度组成的稳定性好于形貌分析系统，形貌分析系统测试的基本粒少于振筛机系统，形貌分析系统测试粒度分布结果受金刚石晶形的完整性、对称性影响较大。     

基于钎料层厚度优化磨抛盘磨料粒度的仿真研究

采用热弹塑性有限元方法对钎焊金刚石磨抛盘真空钎焊过程进行建模与仿真,运用ABAQUS有限元分析软件,对其钎焊后冷却过程的瞬态温度场和应力场进行模拟,得出钎料层是影响磨抛盘钎焊后应力及变形量大小的重要因素。分析不同钎料层厚度时磨抛盘钎焊后的应力及变形量,合理确定在一定基体厚度情况下,钎料层厚度的最大值为0.2mm。结合钎料层厚度与磨粒高度的合理匹配关系,在理论上确定了钎焊金刚石磨抛盘可用的最大磨料粒度为30/35目。