1引言 硬脆材科如陶瓷,铁氧体,光学玻璃等作为精密部件被广粼举愁)箱答膨酬鞘黔藉:i工。2 EH珍硬脆材料膺削机理俗燕琳粼价十2凡仔令凡(伽})2+代翼燃矍然蒸娜鞘展::种绝缘层的 增长,砂轮表面的导电胜降低·钝化纂背髯覆攀{魏霏{篡愁黑爵踩。一言蒸载羹滋翰袱簿粼i公 第l期康桂文等:氧化铝陶瓷ELID高效磨削技术的研究修整电极巨口今牵工作台人式磨削,轴向磨削力F。可以忽略。为了加以对比,分别用铸铁金刚石砂轮EllD磨削技术与树脂金刚石砂轮对氧化铝陶瓷进行了磨削。图3与图4分别是采用上述两种磨削方式时的磨削力对比图,进给速率分别为1 .8而而n和3.6n扩而no图1皿JD磨削系统图3 ELID高效磨削实验研究 实验设置 实验在卿20精密平面磨床上进行。其它实验条件如下: 砂轮:铸铁结合剂金刚石砂轮1为“燕众”火ro义5;树脂结合剂金刚石砂轮120”瓜)2以〕 Xro只5(磨粒尺寸125一1肠四);铸铁结合剂金刚石砂轮珊“,叼入刃x10火5(磨粒尺寸75一53拼ln)。电源:直流脉冲电源,输出电压、电流可调。 磨削液:EUD专用磨削液。 测试设备:班牙fLER测力仪;计算机数据采集与处理系统。 磨削方式:切人式磨削。 砂轮转速:3以l〕l/而n。 实验步骤:图2为所采用的磨削力测试系统原理图。在测试过程中,工件装卡在KISI工ER测力 仪上。磨削力经过测力仪转化为电信号,之后经电荷放大器放大后被送人计算机数据采集与处理系统中被采集纪录。在进行试验之前,两种类型的金刚石砂轮都要预先进行修整。铸铁金刚石砂轮经过修整可以使切削微 刃突出出来并且产生ELID磨削时的钝化膜。首先用120#铸铁金刚石砂轮以不同的切深磨削 氧化铝陶瓷工件,之后分别用1加#树脂金刚石砂轮及24。#铸铁金刚石砂轮对工件进行加工。一一法向磨削力一。一切向磨削力一一升丫.O一O005000 50 00 5() 00 50 00500州j‘4 .4,j tJ,4,山1- ︵乙‘只显趣t).5 1.0 1.5 磨削深度叩(ml川 (a)!2()盆铸铁金刚石砂轮一一法向磨一。一切向磨与d力划力 _一.一一一.获一一一。一。—。门︺n口0 0 00八曰0 CUOO八曰︸、︸0﹄二︵日sn气︸ns︸、︺J冲4,J﹃JZ气乙-1(之)﹄只豪邀计算机一月、U工作台一 A/D数据采集卡信号放大器图2磨削力测试系统4结果与讨论4 .1 ELID高效磨削氧化铝陶瓷的磨削力 磨削过程中的磨削力主要来源于工件与砂轮磨粒之间的弹性变形、塑性变形、切削变形以及砂轮结合 剂与工件之间的刮擦效应。研究磨削力的意义在于其对么下几个方面有着直接的影响:砂轮的磨损 ,砂轮磨削弧区的强度,磨削系统变形,砂轮/工件的动态接触条件以及磨削过程的最终表面粗糙度。磨削力通常可以被分解为互相垂直的三个分力,即切向磨削力玩,法向磨削力Fl以及轴向磨削力Fa。由于我们试验中采用切 0 .5 1.0 1.52刀 磨削深度叩(mnl) (b)120“树脂金刚石砂轮 图3进给速率卜8r耐而n时氧化铝陶瓷磨削力对比 由图可见,在磨削氧化铝陶瓷时,在各种磨削深度条件下,采用铸铁金刚石砂轮EIJD磨削技术时 的磨削力都明显较小(在同样条件下,大约为使用树脂金刚石砂轮时磨削力的2/5一3/5)。 理论上,磨削力主要来源于两个方面:切削变形力与摩擦力。在通常的磨削过程中,机械修整过的 砂轮表面存在结合剂三角区,部分磨粒在三角区域被钝化。尽管结合剂三角区会增加对磨粒的把持 力,它同时也阻止磨削刃切人工件表面并使磨屑难以排出。同时,机械修整造成的刃角钝化也会使 切削难于进行从而使磨削力增大。然而,在EluJD磨削过程中在线电解修整作用始终存在,这 种修整作用可以有效的去除堵塞,增大容屑空间。电解修整作用可以均匀地去除砂轮结合剂,不会 造成刃角钝化。在线电解修整作用在砂轮表面形成的钝化膜在磨削过程中可以起到润滑作用,这也 有利于减小磨削力。因此在同样的极限磨削力条件下,ELID磨削可以采用较大的切深,从而提 高加工效率。在进给速度为1.8耐han的条件下,使用两种结合剂砂轮的磨削力都要小于进给 速度为3.6而而n时的磨削力。因此在铸铁金刚石砂轮EID磨削氧化铝陶瓷时可以采用较高的进给速度与较大的切深。较粗粒度的砂轮会对被加工工件造成较大的亚表面破坏层。对于一定的磨削系统,减小砂轮磨粒粒度意味着磨粒数量50045040()3503002502Q01纽O100 5() O一法向磨削力,一切向磨削力_一奋一一一一日窗︶﹄律显趣 磨削深度叩(,二m)(a)12护铸铁金刚石砂轮5004504003503仑0250200150100 50 O一卜法向磨削力一。二切向磨削力一才行p一。—。O一︵乙﹂只﹃犯地0.5>.01‘5 磨削深度ap(mm) (ti)12扩树脂金刚石砂轮图4进给速率36n护11山1时氧化铝陶瓷磨削力对比500肠O4003503002苏口200150l005O n一法向磨削力~。~切向磨削力︵乙﹂叔︸柳脚 _一·一’.户一‘尸一一尸一一O一‘‘户林一0一0一Q0 .5 10 1.5 磨削深度aP(mm) (a)进给速率为,8m/mim5004功4OQ350300250之00150l口0 丘O 0一一_法向磨削力一。一切向磨削力︵么甲‘衬﹃江趣 一一尸。一“O一 磨削深度叩(nam)(b)进给速率为3 .6m/miri图5~240#铸铁基金刚石砂轮EIJD磨削的磨削力)鲜毋城粼)翼燃冀巍鳄簿i濒3 .6耐han时,珊#铸铁金刚右砂轮的磨削力_明显大于使用120#铸铁金刚石砂轮的磨削力。 ·一_轰粼麟麟毅(面质量。一5,结论-燥薰然黔戴嚣器滋毓少海{)氧化铝陶瓷ELID高效磨削技术的研究@康桂文$哈尔滨工业大学机电工程学院!150001
@栾殿荣$哈尔滨工业大学机电工程学院!150001
@张飞虎$哈尔滨工业大学机电工程学院!150001关键词;;磨削;;ELID磨削;;硬脆 材料;;氧化铝陶瓷陶瓷材料具有优异的机械性能,其应用越来越广泛。然而由于陶瓷的高硬度及 其易碎性使其难于加工。在线电解修整磨削技术已经被应用于硬脆材料的超精密加工,由于可以实 现砂轮的在线修整,尤其被广泛应用于细粒度砂轮的磨削中。本文在平面磨床上应用铸铁结合剂金 刚石砂轮与ELID磨削技术进行高教磨削研究。实验结果表明,在同样的磨削条件下,采用EL ID磨削时的磨削力约为使用树脂结合剂砂轮磨削力的2/5～3/5。实验结果说明采用ELI D磨削技术加工效率可以得到极大提高。而且,在线电解修整作用可以保持砂轮的锋锐性,有利于保持硬脆材料高效磨削的连续性。<1>大森 整.各种难加工材料ELID研削效果特性
.ELID研削研究会报,第20回:ELID研削.1998． 3
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@栾殿荣$哈尔滨工业大学机电工程学院!150001
@张飞虎$哈尔滨工业大学机电工程学院!150001关键词;;磨削;;ELID磨削;;硬脆 材料;;氧化铝陶瓷陶瓷材料具有优异的机械性能,其应用越来越广泛。然而由于陶瓷的高硬度及 其易碎性使其难于加工。在线电解修整磨削技术已经被应用于硬脆材料的超精密加工,由于可以实 现砂轮的在线修整,尤其被广泛应用于细粒度砂轮的磨削中。本文在平面磨床上应用铸铁结合剂金 刚石砂轮与ELID磨削技术进行高教磨削研究。实验结果表明,在同样的磨削条件下,采用EL ID磨削时的磨削力约为使用树脂结合剂砂轮磨削力的2/5～3/5。实验结果说明采用ELI D磨削技术加工效率可以得到极大提高。而且,在线电解修整作用可以保持砂轮的锋锐性,有利于保持硬脆材料高效磨削的连续性。<1>大森 整.各种难加工材料ELID研削效果特性.ELID研削研究会报,第20回:ELID研削.1998． 3
<2> 张飞虎,朱波,栾殿荣,袁哲俊.ELID磨削--硬脆材料精密和超精密加工的新技术.1999,29(1) :51～55
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