杭州定制陶瓷金剛石砂輪加工
發(fā)布時間：2024-03-20 00:51:08
杭州定制陶瓷金剛石砂輪加工
化學性能的相關說明：樹脂砂輪隨著電子、機械、光學等行業(yè)的快速發(fā)展，對于單晶硅、不銹鋼、硬質合金等硬脆材料的加工表面質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，其中可實現高效率、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技術主要采用金屬結合劑砂輪，但這種砂輪存在制作困難，成本昂貴，并且對于功能材料的潔凈表面加工容易造成污染等諸多問題。針對這些問題，提出一種以炭、樹脂為結合劑的陶瓷砂輪，這種砂輪具有制作簡單、成本低，并且可以實現無污染、高效、高精度的鏡面磨削加工。探討樹脂砂輪的ELID磨削加工機理、以及針對陶瓷砂輪的ELID磨削，研究新型的ELID磨削液，使磨削加工達到較優(yōu)的效果是本文研究的重點。的電化學性能，可以得出結論：陶瓷砂輪具有良好的導電性能，并且通過電解作用后在表面產生一層鈍化膜，為ELID技術的實現打下基礎。磨削液作為磨削加工中的關鍵因素，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，能夠很好的應用到ELID磨削加工中。磨削液的導電性在很大程度上決定著鈍化膜的形成，采用BP神經網絡和MATLAB聯(lián)合仿真，建立磨削液導電率的預測模型，可以實現不同的磨削條件。采用研制的新型ELID磨削液進行了對不銹鋼的磨削實驗，通過對比實驗結果，分別得到對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到較優(yōu)。
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磨料力度的說明：在磨削過程中，金剛石砂輪磨料粒度的選擇會直接影響超硬材料在磨削加工表面的質量與效率。所以在選擇正確的磨料力度是必不可少的，所以在滿足加工質量要求的前提下，盡量選擇較粗的粒度，提高加工效率。粗磨時，可以選用120-150#粒度的磨料，精磨時可以選用180-240#粒度的磨料，超精磨時可以選用W40-W7粒度的微粉磨料。中磨料的濃度對超硬材料的磨削效果有一定的影響，濃度過高或過低都會造成磨料的過早脫落，使砂輪損耗費用增加，所以在選擇磨料濃度的時候也是非常關鍵的一步。實驗結果表明，粗磨時，可以選擇較高的濃度，以增加單位面積內的有效磨粒數，提高加工效率+精磨時應選擇較低的濃度。一般情況下，粗磨時磨料濃度可以選用100-150%，精磨時磨料濃度可以選用75-100%左右。較后一個結合劑的選擇，導熱性較好的金屬結合劑對磨粒的結合力較大，適用于晶形比較完整的金剛石磨料，具有相對較高的磨削比。樹脂結合劑對磨粒的結合力較弱，適用于脆性大、強度低的金剛石磨料。陶瓷結合劑性能介于上述二者之間。鑄鐵短纖維結合劑對磨粒的結合力高達50-100kg/mm2，抗拉強度高達15-30kg/mm2，比普通金屬結合劑性能優(yōu)越很多。由其制成的金剛石砂輪磨削加工工程陶瓷時，磨削比大約是樹脂結合劑砂輪的4-5倍，適用于制作晶形完整的金剛石磨粒砂輪。
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控制技術的說明 金剛石砂輪由于其良好的磨削性能，廣泛應用于各種高性能，硬脆材料的精密和超精密磨削加工中，但是由于金剛石砂輪自銳性差、容易堵塞、在磨削加工中易產生由砂輪偏心引起的激振力，因而影響磨削過程的穩(wěn)定性和工件磨削表面質量，從而限制了金剛石砂輪的正常使用，為此必須進行經常修整。然而傳統(tǒng)的機械修整方法存在修整時間長、難度大、效率低、精度不高等缺點。因此開發(fā)高效率、高精度的金剛石砂輪修整技術成為實現硬脆材料精密和超精密磨削、高速高效磨削、成形磨削、磨削自動化的關鍵技術。 壓電陶瓷微位移驅動原理為基礎，對精密驅動技術在氣中連續(xù)放電輔助加工控制系統(tǒng)中的應用進行了研究。設計了一個包括單片機、壓電陶瓷驅動電源、信號檢測及處理電路以及步進電機驅動模塊組成的氣中連續(xù)放電輔助加工控制系統(tǒng)。 針對輔助修整的特殊要求，設計了相應的輔助加工用直流電源。實驗的結果表明，該電源可為修整金屬基金剛石砂輪和樹脂基金剛石砂輪提供相應的加工電壓及電流，基本上能滿足加工要求。 金剛石砂輪氣中放電輔助加工用控制系統(tǒng)實驗的結果表明，該系統(tǒng)能根據加工時兩電極間電壓的變化自動尋找較佳放電間隙，并維持輔助加工中的連續(xù)放電，可應用于一些高硬度、難切削材料的輔助加工領域。
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結合劑起粘結磨料的作用：常用的是陶瓷結合劑，其次是樹脂結合劑。結合劑選料不同，影響砂輪的耐蝕性、強度、耐熱性和韌性等。磨粒粘結愈牢，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，在安裝前應進行檢查，不應有裂紋等缺陷；為了使砂輪工作平穩(wěn)，使用前應進行動平衡試驗。 砂輪工作一定時間后，其表面空隙會被磨屑堵塞，磨料的銳角會磨鈍，原有的幾何形狀會失真。因此必須修整以恢復切削能力和正確的幾何形狀。
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電氣設計的方法：由于空氣的絕緣強度較高，故氣中放電不同于一般的液中放電，試驗研究發(fā)現，在氣中放電的兩極需瞬間接觸才能產生放電，而由于金剛石磨輪試驗中作為電極一極的工件圓定于機床稱之為固定電極，而另一極則定在機床工作臺上可隨工作臺移動稱之為活動電極，所示，若活動電極與固定電極的接觸完全由機床工作臺控制，則由于活動電極至固定電極的距離未知，導致機床工作臺的進給量未知，故只能靠肉眼觀察兩極是否接觸，若未接觸則繼續(xù)進給活動電極，這樣給加工帶來了諸多負面影響，例如活動電極很容易由于氣機床工作臺的過沖而頂死工件、兩極接觸引弧產生放電后，活動電極不能即時回退至較佳放電間隙處，可能出現由于極間溫度過高而出現的兩極膠著現象，由丁于兩極的接觸與分開靠機床工作臺進給與回退保證，一方面無法實現兩極快速接觸，引弧后快速回退至較佳放電間隙處的要求，另一方面機床工作臺亦無法根據兩極間放電狀態(tài)自動進給或回退。由于采用機床工作臺控制活動電極的諸多不利因素，考慮到機床控制土作臺進給不確定微小位移量的不便，采取了在活動電極接觸工件表而后即由步進電機驅動其回退至設定位置，之后改由壓電陶瓷進行微位移補償的方案。
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的回轉方式說明 金剛石修整滾輪主要分為三種回轉方式，一是連動型，二是制動型，三是驅動型，在這三種回轉方式中，制動型和連動型加工面容易出現粗糙或者波紋，而且操作條件設定也非常的困難，所以在現在加工方式中，客戶主要采用的是驅動型，這樣可以考慮修整機構及考慮磨削性能，金剛石修整滾輪修整出來的砂輪工件精度和設定參數都是在使用過程中一種較好的回轉方式。 由于陽極面積遠小于陰極面積, 在加厚及增厚鍍層時, 陽極易于鈍化和被陽極泥渣覆蓋。因此, 應準備一副備用陽極, 以便及時更換并清洗活化在用陽極。 上砂時應用一細棒在靠近陰模型上搗實金剛石, 以使金剛石與各點都能緊密接觸, 使內型腔上的金剛石分布均勻, 不出現空白點。此外在上砂過程中還要用細棒攪動金剛石, 使滯留在里邊的氫氣泡及時排出。 電鍍修整滾輪增厚鍍層時, 應盡可能用高的電流密度, 以節(jié)約制造時間; 在到達快結束前1～ 2h, 讓電流密度更大些,以使鍍層表面粗糙, 這樣能增強澆鑄低熔合金與鍍層的結合牢度。