杭州優(yōu)質(zhì)陶瓷金剛石砂輪加工
發(fā)布時(shí)間：2024-01-19 00:54:52
杭州優(yōu)質(zhì)陶瓷金剛石砂輪加工
化學(xué)性能的相關(guān)說明：樹脂砂輪隨著電子、機(jī)械、光學(xué)等行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)于單晶硅、不銹鋼、硬質(zhì)合金等硬脆材料的加工表面質(zhì)量及加工效率提出了越來越高的要求。這些硬脆材料一般均由研、磨、拋加工完成，其中可實(shí)現(xiàn)高效率、超光滑表面加工的ELID超精密磨削方法受到了科研與企業(yè)界的廣泛重視。目前ELID技術(shù)主要采用金屬結(jié)合劑砂輪，但這種砂輪存在制作困難，成本昂貴，并且對(duì)于功能材料的潔凈表面加工容易造成污染等諸多問題。針對(duì)這些問題，提出一種以炭、樹脂為結(jié)合劑的陶瓷砂輪，這種砂輪具有制作簡單、成本低，并且可以實(shí)現(xiàn)無污染、高效、高精度的鏡面磨削加工。探討樹脂砂輪的ELID磨削加工機(jī)理、以及針對(duì)陶瓷砂輪的ELID磨削，研究新型的ELID磨削液，使磨削加工達(dá)到較優(yōu)的效果是本文研究的重點(diǎn)。的電化學(xué)性能，可以得出結(jié)論：陶瓷砂輪具有良好的導(dǎo)電性能，并且通過電解作用后在表面產(chǎn)生一層鈍化膜，為ELID技術(shù)的實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。磨削液作為磨削加工中的關(guān)鍵因素，從其防銹性能、冷卻性能、潤滑性能以及電解性能各方面綜合分析，得出一種配方配比，能夠很好的應(yīng)用到ELID磨削加工中。磨削液的導(dǎo)電性在很大程度上決定著鈍化膜的形成，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和MATLAB聯(lián)合仿真，建立磨削液導(dǎo)電率的預(yù)測(cè)模型，可以實(shí)現(xiàn)不同的磨削條件。采用研制的新型ELID磨削液進(jìn)行了對(duì)不銹鋼的磨削實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分別得到對(duì)于不銹鋼粗加工和精加工的加工工藝，使加工效率和精度達(dá)到較優(yōu)。
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數(shù)控加工的特點(diǎn)：1、CBN砂輪自動(dòng)化程度高，具有很高的生產(chǎn)效率。除手工裝夾毛坯外，其余全部加工過程都可由數(shù)控機(jī)床自動(dòng)完成。若配合自動(dòng)裝卸手段，則是無人控制工廠的基本組成環(huán)節(jié)。數(shù)控加工減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件；省去了劃線、多次裝夾定位、檢測(cè)等工序及其輔助操作，有效地提高了生產(chǎn)效率。2、對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng)。改變加工對(duì)象時(shí)，除了更換刀具和解決毛坯裝夾方式外，只需重新編程即可，不需要作其他任何復(fù)雜的調(diào)整，從而縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。3、加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。加工尺寸精度在0.005～0 .01 mm 之間，不受零件復(fù)雜程度的影響。由于大部分操作都由機(jī)器自動(dòng)完成，因而消除了人為誤差，提高了批量零件尺寸的一致性，同時(shí)精密控制的機(jī)床上還采用了位置檢測(cè)裝置，更加提高了數(shù)控加工的精度。4、CBN砂輪易于建立與計(jì)算機(jī)間的通信聯(lián)絡(luò)，容易實(shí)現(xiàn)群控。由于機(jī)床采用數(shù)字信息控制，易于與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)連接，形成CAD/CAM一體化系統(tǒng)，并且可以建立各機(jī)床間的聯(lián)系，容易實(shí)現(xiàn)群控。
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結(jié)合劑起粘結(jié)磨料的作用：常用的是陶瓷結(jié)合劑，其次是樹脂結(jié)合劑。結(jié)合劑選料不同，影響砂輪的耐蝕性、強(qiáng)度、耐熱性和韌性等。磨粒粘結(jié)愈牢，就愈不容易從砂輪上掉下來，就稱砂輪的硬度，即砂輪的硬度是指砂輪表面的磨粒在外力作用下脫落的難易程度。容易脫落稱為軟，反之稱為硬。砂輪的硬度與磨料的硬度是兩個(gè)不同的概念。被磨削工件的表面較軟，磨粒的刃口（棱角）就不易磨損，這樣磨粒使用的時(shí)間可以長些，也就是說可選粘接牢固些的砂輪（硬度較高的砂輪）。反之，硬度低的砂輪適合磨削硬度高的工件。砂輪在高速條件下工作，為了保證安全，在安裝前應(yīng)進(jìn)行檢查，不應(yīng)有裂紋等缺陷；為了使砂輪工作平穩(wěn)，使用前應(yīng)進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)。 砂輪工作一定時(shí)間后，其表面空隙會(huì)被磨屑堵塞，磨料的銳角會(huì)磨鈍，原有的幾何形狀會(huì)失真。因此必須修整以恢復(fù)切削能力和正確的幾何形狀。
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粒度和濃度的說明：我們通常都認(rèn)為機(jī)床本身并不是能夠達(dá)到高精度磨削加工的其中的方法，其中金剛石砂輪和粒度、金剛石砂輪修整系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、操作員的智能等等一系列因素都對(duì)高精度產(chǎn)品的加工生產(chǎn)都起著非常關(guān)鍵的作用。曾經(jīng)有人采用一個(gè)254mm直徑的SLA金剛石砂輪，對(duì)其以14000 r/min的轉(zhuǎn)速和186m/s的表面線速度運(yùn)行時(shí)的情況進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，隨著磨削時(shí)間的增加，上裸露的磨粒增多，那么磨損面擴(kuò)大，就會(huì)出現(xiàn)連續(xù)的微粒磨鈍現(xiàn)象，磨削溫度和磨削力度也隨之上升，不過這病沒有磨粒碎裂或者脫落的情況發(fā)生。之后機(jī)械工程師們還試圖了解進(jìn)給量和速度會(huì)如何去影響SLA金剛石砂輪的磨損，從而找到由于平面區(qū)域磨損增加進(jìn)而所造成的潛熱損壞的模式，也有效地預(yù)測(cè)可有效調(diào)節(jié)生產(chǎn)工藝的變量?？偟膩碚f，要想獲取足夠的信息來預(yù)測(cè)金剛石砂輪的切削參數(shù)，那么就要求金剛石砂輪磨粒的形狀和尺寸必須都是規(guī)則的。假如用戶知道金剛石砂輪的顯微結(jié)構(gòu)圖，那么金剛石砂輪的表面也同樣是一致的，那么就可以對(duì)切削變量進(jìn)行編程，以補(bǔ)償金剛石砂輪的磨損參數(shù)。
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磨具按其原料來源分，有天然磨具和人造磨具兩類。機(jī)械工業(yè)中常用的天然磨具只有油石。人造磨具按基本形狀和結(jié)構(gòu)特征區(qū)分，有砂輪、磨頭、油石，砂瓦(以上統(tǒng)稱固結(jié)磨具)和涂附磨具五類。此外，習(xí)慣上也把研磨劑列為磨具的一類。按所用磨料的不同，可分為普通磨料固結(jié)磨具和超硬磨料固結(jié)磨具。前者用剛玉和碳化硅等普通磨料，后者用金剛石和立方氮化硼等超硬磨料制成。此外，還有一些特殊品種，如燒結(jié)剛玉磨具等。普通磨料固結(jié)磨具是由結(jié)合劑將普通磨料固結(jié)成一定形狀，并具有一定強(qiáng)度的磨具。一般由磨料、結(jié)合劑和氣孔構(gòu)成，這三部分常稱為固結(jié)磨具的三要素。磨料在磨具中起切削作用。結(jié)合劑是把松散的磨料固結(jié)成磨具的材料，有無機(jī)的和有機(jī)的兩類。無機(jī)結(jié)合劑有陶瓷、菱苦土和硅酸鈉等；有機(jī)的有樹脂、橡膠和蟲膠等。其中較常用的是陶瓷、樹脂和橡膠結(jié)合劑。氣孔在磨削時(shí)對(duì)磨屑起容屑和排屑作用，并可容納冷卻液，有助于磨削熱量的散逸。為滿足某些特殊加工要求，氣孔內(nèi)還可以浸漬某些填充劑，如硫黃和石蠟等，以改善磨具的使用性能。這種填充劑，也被稱為磨具的第四要素。表示普通磨料固結(jié)磨具特征的項(xiàng)目有：形狀、尺寸磨料、粒度、硬度、組織和結(jié)合劑。磨具硬度是指磨粒在外力作用下，從磨具表面脫落的難易程度，它反映了結(jié)合劑把持磨粒的強(qiáng)度。磨具的硬度主要取決于結(jié)合劑加入量的多少和磨具的密度，磨粒容易脫落的表示磨具硬度低；反之，表示硬度高。硬度的等級(jí)一般分為超軟、軟、中軟、中、中硬、硬和超硬七大級(jí)，從這些等級(jí)中還可再細(xì)分出若干小級(jí)。測(cè)定磨具硬度的方法，較常用的有手錐法、機(jī)械錐法、洛氏硬度計(jì)測(cè)定法和噴砂硬度計(jì)測(cè)定法
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磨削工件表面波紋的說明：CBN砂輪平面磨削時(shí)，工件表面出現(xiàn)等距離分布直形波紋，則表明磨頭系統(tǒng)剛度差和存在著強(qiáng)迫振動(dòng)。其振源主要來自砂輪或電動(dòng)機(jī)的不平衡。因此，應(yīng)檢查磨頭主軸軸承間隙是否過大；磨頭電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子是否存在不平衡和轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙的均勻性；磨頭架塞鐵間隙是否過大或接觸不良；砂輪是否存豐不平衡問題以及是否有外界振源引起磨床振動(dòng)等。因此，應(yīng)根據(jù)檢查的結(jié)果采取相應(yīng)的技術(shù)措施。如調(diào)整好主軸軸承間隙、電動(dòng)機(jī)定子與轉(zhuǎn)子間的間隙；對(duì)配合滑動(dòng)面進(jìn)行修刮、調(diào)整好塞鐵間隙，保持其工作精度和增強(qiáng)剛性；平衡電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子及砂輪；選用較軟且硬度均勻的砂輪并進(jìn)行精細(xì)修整，修整時(shí)將金剛石安裝在工作臺(tái)面上，以減小砂輪不平衡量的不良影響；此外，還應(yīng)檢查并解決砂輪法蘭盤錐孔與主軸接觸不良以及可能存在的外界振源問題。工件表面如出現(xiàn)兩邊單條形波紋或一邊單條形波紋，說明工作臺(tái)換向時(shí)產(chǎn)生沖擊，而使磨床的立柱搖晃。當(dāng)工作臺(tái)換向后，工件再次進(jìn)入磨削，此時(shí)立柱正在晃動(dòng)，因而工件的兩邊或一邊出現(xiàn)單條波紋的缺陷。故應(yīng)調(diào)整工作臺(tái)換向撞塊的位置，使之適當(dāng)；調(diào)整工作臺(tái)換向節(jié)流閥螺釘，減小工作臺(tái)換向沖擊。此外，應(yīng)注意消除液壓系統(tǒng)的振動(dòng)與爬行。CBN砂輪磨削平面時(shí)如出現(xiàn)菱形波紋，原因也是振動(dòng)。由于砂輪每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)與工作臺(tái)每分鐘行程次數(shù)之比，多數(shù)情況下不是整數(shù)，因此出現(xiàn)菱形波紋比出現(xiàn)等距分布的直波紋的機(jī)會(huì)要多。故應(yīng)提高磨頭系統(tǒng)剛度，適當(dāng)減小垂直進(jìn)給量，并調(diào)整工作臺(tái)換向時(shí)間，使其符合：工作臺(tái)換向時(shí)間/砂輪每轉(zhuǎn)時(shí)間=整數(shù)，以消除菱形波紋。