金刚石纤维砂轮的制备及磨削表面质量研究

提出和制备一种新型结构的金刚石纤维砂轮。利用粉末注射成形技术和真空钎焊技术制备出长径比大、金刚石把持力大的金刚石纤维,通过在砂轮胎体材料中添加造孔剂引入多孔隙结构以提高容屑空间,将金刚石纤维在砂轮胎体材料中进行有序排布,对砂轮胎体材料进行热压成形制备出新型金刚石纤维砂轮。新型金刚石纤维砂轮制备后,开展其与普通树脂结合剂金刚石砂轮在相同试验条件下的磨削表面质量研究。试验结果表明:金刚石纤维砂轮磨削表面质量优于普通树脂结合剂砂轮,加工表面完整性较好,宏观裂纹和表面损伤相对较少;当进给速度为40 mm/s,磨削深度为40μm时,金刚石纤维砂轮磨削表面粗糙度为0.52μm,比普通树脂结合剂砂轮的磨削表面粗糙度降低了20%;相同试验条件下,新型金刚石纤维砂轮的磨削表面残余应力下降了8%~12%,金刚石在磨削过程中主要经历了完整、小块破碎、大块破碎、磨耗等正常磨损形式,其具有较长的使用寿命。     

基于多层钎焊金刚石砂轮在线电解修整技术的超细晶硬质合金精密磨削研究

利用模压成型技术和真空钎焊技术制备出了磨粒把持力大、力学性能优良的多层钎焊金刚石砂轮;采用在线电解修整技术促使磨钝的磨粒及时脱落,使砂轮在磨削过程中始终保持锋利性;并开展了基于多层钎焊金刚石砂轮在线电解修整技术的超细晶硬质合金精密磨削试验。试验结果表明：在相同磨削条件下,多层钎焊砂轮在线电解修整磨削力较无修整时的磨削力下降了33.7%～57.9%;多层钎焊砂轮在线电解修整磨削技术能有效提高加工表面质量。当进给速度为30 mm/s,磨削深度为15 μm时,无电解磨削加工表面粗糙度为0.35 μm,而在线电解修整磨削表面粗糙度仅为82.1 nm;多层钎焊砂轮在线电解修整磨削残余应力仅为无电解磨削时的38.2%～49.5%。且在线电解修整磨削表面完整性较好,没有出现表面/亚表面裂纹等相关缺陷,可实现超细晶硬质合金等难加工材料的高效精密加工。     

树脂结合剂金刚石砂轮磨削蓝宝石的磨损过程研究

为了研制用于蓝宝石减薄磨削的高性能树脂结合剂金刚石砂轮,对蓝宝石磨削过程中金刚石磨粒的动态变化及蓝宝石加工表面粗糙度进行研究。动态监测树脂结合剂金刚石砂轮磨削蓝宝石基片的表面质量、砂轮磨损及其磨损形式、砂轮不同磨损阶段的磨损形式变化及蓝宝石表面粗糙度Ra的变化。结果表明,砂轮初期磨损阶段磨粒破碎较为明显,后期磨损阶段磨粒脱落、黏附磨损占比较大达到45%,砂轮稳定的损耗速率为0.027 3 mm~3/s,磨耗比为17.37,蓝宝石最低粗糙度可以达到Ra0.260μm。为树脂结合剂砂轮制备的优化及蓝宝石背面减薄的磨削工艺优化提供了依据。     

垂直式超硬砂轮圆弧修整器设计与砂轮修整

针对圆弧形超硬砂轮修整难度大、修整精度低的问题,对树脂结合剂圆弧形金刚石砂轮进行了精密修整研究。设计制造了一种垂直式超硬砂轮圆弧修整器,通过修整试验研究了不同粒度的圆弧形砂轮在修整前后表面粗糙度、弧形精度、圆度、表面形貌的变化情况。砂轮修整前后对氮化硅陶瓷轴承套圈沟道进行了磨削,并测量了磨削后的轴承套圈沟形精度。研究结果表明：相比修整前,修整后砂轮表面粗糙度平均值由1.731 8 μm减小至0.772 4 μm,减小了55.4%;弧形精度平均值由33.604 7 μm减小至8.527 6 μm,减小了74.6%,修整后4个砂轮的弧形精度更加稳定,且随着砂轮粒度的减小,弧形精度略有减小趋势;砂轮圆度平均值由43.721 μm减小至18.002 μm,减小了58.8%,修整使大量新的磨粒露出。所设计的垂直式超硬砂轮圆弧形修整器可对圆弧砂轮进行精密修整,可改善圆弧形砂轮的弧形精度及圆度,修整后砂轮磨削的轴承套圈沟形精度得到了大幅提高。     

金刚石砂轮与CBN砂轮加工铝合金Al6061的对比试验研究

分别用金刚石砂轮和CBN砂轮加工铝合金Al6061,通过正交实验,研究加工工件的表面形貌、表面粗糙度以及磨削力等情况。结果表明:随着磨削深度的不断增加,CBN砂轮磨削铝合金Al6061的加工表面粗糙度高,砂轮堵塞严重,并伴随着大量材料堆积,严重影响了加工表面质量;在相同试验条件下,金刚石砂轮加工铝合金Al6061的加工表面质量优于CBN砂轮,主要原因是金刚石砂轮加工铝合金时所产生的磨削力比CBN砂轮小。     

多孔钎焊砂轮的制备及SiC陶瓷磨削试验研究

基于模压成形和真空固相烧结工艺,选用Cu-10Sn结合剂、经氧化预处理的TiH2钎焊造孔剂、MBD8金刚石磨粒,制备出磨粒把持力大、孔隙分布均匀的多孔钎焊金刚石砂轮（PBDGW）。开展PBDGW与多层钎焊金刚石砂轮（MBDGW）的SiC陶瓷磨削对比试验,从磨削力、工件表面粗糙度和表面/亚表面形貌等方面分析砂轮的磨削性能。试验结果表明：与MBDGW相比,PBDGW磨削SiC陶瓷的切向力下降了8.4%～23.6%、法向力下降了10.2%～38.6%,磨削加工表面粗糙度平均降幅为10.4%;工件表面完整性较好,表面/亚表面的脆性断裂、微观裂纹等缺陷较少。     

硅片低损伤磨削砂轮及其磨削性能

针对传统金刚石砂轮磨削硅片存在的表面/亚表面损伤问题,研制了一种用于硅片化学机械磨削加工的新型常温固化结合剂软磨料砂轮。根据化学机械磨削加工原理和单晶硅的材料特性,设计的软磨料砂轮以氧化铈为磨料,二氧化硅为添加剂,氯氧镁为结合剂。研究了软磨料砂轮的制备工艺,分析了软磨料砂轮的微观组织结构和成分。通过测量加工硅片的表面粗糙度、表面微观形貌和表面/亚表面损伤,进一步研究了软磨料砂轮的磨削性能。最后,与同粒度金刚石砂轮磨削和化学机械抛光(CMP)加工的硅片进行了对比分析。结果表明,采用软磨料砂轮磨削的硅片其表面粗糙度Ra1nm,亚表面损伤仅为深度30nm的非晶层,远好于金刚石砂轮磨削硅片,接近于CMP的加工水平,实现了硅片的低损伤磨削加工。     

光学自由曲面反射镜模芯的镜面成型磨削

采用精密修锐修整的圆弧形粗金刚石砂轮在CNC精密磨床上进行了数控成型磨削加工,实现了高效镜面磨削。分析金刚石砂轮圆弧形轮廓的成型修整原理,建立了圆弧形修整的数控模式。通过建立曲面数控成型磨削的行走轨迹算法,实现了自由曲面的圆弧包络成型磨削加工。分析了磨削工艺参数和砂轮出刃形貌参数与超光滑表面形成的作用机制,进行了镜面磨削试验并检测表面微观形貌和粗糙度,分析实现镜面磨削的脆/塑性磨削转换机理。理论分析表明,降低砂轮行走速度,提高砂轮转速以及改善出刃形貌可以获得纳米级粗糙度的超光滑磨削表面。试验结果显示,先将砂轮修锐修整再控制砂轮行走速度小至15 mm/min时,表面粗糙度小于10 nm以下,且微观加工表面没有发生脆性破坏,形成镜面。加工高速钢自由曲面时,面形误差(PV值)可以达到10 μm以下,表面粗糙度R_a可以达到约16 nm。实验结果表明:利用数控技术和粗金刚石砂轮可以实现自由曲面模芯的高效镜面磨削加工,保证了高精度的光学自由曲面反射镜注塑模芯。     

C/SiC复合材料组织对磨削力与加工表面质量的影响

采用树脂结合剂金刚石砂轮对C/SiC复合材料与SiC陶瓷进行了平面磨削加工试验,通过对比两种材料的磨削力及磨削加工表面质量,分析了C/SiC复合材料组织与其磨削加工特性的 关系。研究结果表明,C/SiC复合材料中碳纤维及SiC基体皆以脆性断裂方式实现材料去除;与SiC陶瓷的加工表面(其表面粗糙度值Ra为0.2~0.3μm)相比,C/SiC复合材料磨削时由于碳纤维层状断裂、拔出及其与SiC非同步去除现象导致其加工表面粗糙度值较高, Ra为0.8~1.0μm;C/SiC复合材料磨削力较小,是相同工艺参数下SiC陶瓷材料磨削力的35%~76%。     

陶瓷磨削中砂轮修整的试验研究

介绍了回转金刚石修整装置和陶瓷粘结砂轮的修整,研究了外圆磨削氧化锆时修整进给量、速比和重合比的影响。复杂精确形状的陶瓷发动机零件的应用,和精密金刚石砂轮修整技术的缺乏,迫使研究使用陶瓷粘结CBN和SiC砂轮,进行陶瓷的成形磨削。测量了修整和磨削力,及磨后氧化锆零件的圆度和表面粗糙度。改变修整工艺参数,可得到各种表面粗糙度和圆度。试验结果表明,在速比低于-1．O以下修整后的砂轮,磨后零件的表面粗糙度和圆度良好。修整和磨削结果分析表明,在较高的比修整能下加大磨削力,和在大磨削力下表面粗糙度较好的趋向。评论了直接传动变速修整主轴速度控制的不足,并研究了在正速比下它对修整力相反方向的影响。     

Ni—Cr合金Ar气保护炉中钎焊金刚石砂轮的研究

用活性行钎料钎焊单层金刚石砂轮与传统电镀砂轮相比具有磨锋利，寿命长等优异性能。利用Ar气谷护炉中钎焊的方法，用Ni-Cr合金粉末做钎料，迁当控制钎焊温度，保温时间和冷却速度，实现了金融石与钢基体的牢固连接，利用扫描电镜和X射线能谱，结合X射线衍射结构分析，发现在钎焊过程中Ni-Cr合金中的Cr元素分离出在金刚石界面形成富Cr层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr3C2和Cr7C3，这是实现合金与金刚石有较高结合强度的主要因素，重负荷磨削实验表明金刚石为正磨损，没有整颗金刚石脱落。     

全陶瓷球轴承套圈沟道精密磨削用砂轮修整试验

为提高金刚石圆弧砂轮外缘轮廓精度,减少全陶瓷球轴承套圈沟形误差,采用金刚石碟片对树脂基金刚石圆弧砂轮进行修整;对比修整前后砂轮的表面形貌及套圈沟形误差,验证砂轮的修整效果.修整后砂轮表面出现光泽,露出表面的金刚石磨粒明显增多,部分金刚石磨粒破碎,形成新切削刃或脱落,增大容屑空间;修整前沟形误差的平均值为5.823μm,...     

超硬磨料砂轮的激光修锐技术研究

激光修整超硬磨料砂轮的原理,利用Ｎｄ：ＹＡＧ固体脉冲激光器进行激光修锐青铜结合剂和树脂结合剂硬磨料砂轮的试验,用扫描电镜观察了激光修锐前后砂轮表面的微观表貌,对激光作用下砂轮表面不同结合剂材料的去除机理进行了分析,通过磨削陶瓷试验,研究激光修锐的金刚石砂轮的磨削性能,并与普通砂轮磨削肖修锐的金刚石砂轮进行对比。结果表明,采用试验所确定的激光参数可选择性地去除砂轮表面的结合剂材料,而不损伤超硬磨粒,     

陶瓷材料的超精密磨削加工

对陶瓷材料超精密磨削加工的研究结果表明,陶瓷等脆性材料的磨削表面粗糙度主要与砂轮的平均磨粒尺寸、进给量等因素有关。只有当金刚石砂轮的平均磨粒尺寸小于１８ ．５μｍ 时,才能在塑性磨削模式下加工出表面粗糙度为ｒｍｓ４ ．１５ｎｍ 、 Ｒａ３ ．０７ｎｍ 的高质量光滑表面。     

干式磨抛用钎焊金刚石磨抛盘制备与试验

为解决传统树脂砂轮片干式磨抛高强度钢存在的磨抛效率低、火花大、粉尘多、安全性低等问题,分析了利用钎焊金刚石技术的优势制备新型磨抛盘的可行性,并提出了解决对策。结合新型金刚石磨料排布工艺,利用Ni-Cr合金焊料,真空钎焊制备了钎焊金刚石磨抛盘。对AH36船用高强度钢进行了干式磨抛对比试验。试验表明:与传统树脂砂轮片相比,钎焊金刚石磨抛盘磨削效率提高40%左右,磨削寿命是前者的12倍以上;磨屑平均体型较大且种类多,无熔融状磨屑存在,磨粒表面基本无磨屑粘附,证明了新型磨抛盘干式磨削时可有效控制磨削温度。     

单层钎焊金刚石砂轮的精密修整及效果评价

单层钎焊金刚石砂轮作为一种新型的磨削工具,具有磨粒固结强度高、磨粒出露大、容屑空间大等优点,比较适合高效率大切深的强力磨削,然而这种工具对高性能的脆性材料的精密磨削却比较困难。本文通过两种精密的修整工艺,使得加工表面质量大大提高。通过观察砂轮磨粒形态的变化可知,磨粒在修整过程中存在有磨损钝化、破碎、表面粘附等现象;通过对砂轮轮廓的激光测量可知,砂轮的磨粒等高性在修整过程中是明显改善的。通过修整磨粒粒径300μm的钎焊砂轮磨削氧化锆的表面粗糙度达到了Ra0.2μm。     

Ni-Cr合金真空感应钎焊单层金刚石砂轮的实验研究

利用真空感应钎焊方法 ,用Ni Cr合金片作钎料 ,实现了金刚石与钢基体间的牢固连接。利用扫描电镜和X射线能谱 ,结合X射线衍射结构分析 ,发现Ni Cr合金中的Cr原子与金刚石表面的碳原子反应生成稳定连续的CrC膜 ,在与钢基体结合界面上生成 (FexCry)C ,这是实现合金层与金刚石及钢基体之间都有较高结合强度的主要因素。最后通过磨削实验验证了金刚石确有较高把持强度。     

新型铸铁结合剂金刚石砂轮磨削性能的评价

本文介绍了新型铸铁结合剂全刚石（ＣＩＢ－Ｄ）砂轮的特性，并通过砂轮磨削比、磨削力、磨削表面粗糙度及锋利性等指标评价了铸铁结合剂金刚石砂轮的磨削性能．     

树脂结合剂含量对单晶硅片减薄加工用砂轮性能的影响规律研究

通过磨削实验,研究了树脂结合剂含量对用于单晶硅片减薄加工的金刚石砂轮的力学特性和磨削性能的影响,对砂轮的硬度、抗压强度、气孔率、磨削比、堵塞现象等进行了对比分析.结果表明,随着树脂结合剂含量增加,砂轮的硬度、抗压强度逐渐增大,气孔率变化不大.在单晶硅片的磨削实验中,随着树脂结合剂含量增加,砂轮的磨削比逐渐增大;树脂结合...