金刚石砂轮微磨粒修平修尖工艺及应用研究

发布时间：2020-04-17 04:55

【摘要】：针对成型用模具钢和医用钛合金的精密微细加工效率低和切削液难回收等问题,提出采用粗金刚石砂轮实现高效率干式磨削的思路。但是,金刚石磨粒的出刃和分布不规则,导致加工精度不足,且其脱落容易损伤加工表面。因此,利用连续脉冲放电热能通过切屑传递到金刚石磨粒表层,使其高温石墨化修平,将微磨粒出刃尖端修平修齐,增加有效磨粒数,达到金属材料的干式光滑磨削加工,取代传统研磨抛光的多道工序及所需的切削液。首先,进行金刚石表层石墨化和单脉冲放电去除的基础实验研究,分析铜和铁电极下金刚石磨粒表层高温石墨化及金属结合剂去除率;然后,采用#46和#140金属结合剂金刚石砂轮,研究固定铁电极和旋转铁电极方式下的微磨粒修平/修尖工艺;最后,对模具钢和钛合金进行干式平面磨削和微细磨削,分析磨粒出刃参数和磨削参数对加工质量的影响。具体结果如下:(1)在金刚石磨粒石墨化实验中,与铜元素相比,铁元素催化可以降低金刚石磨粒石墨化温度至750℃C。在放电修平实验中,电火花放电比电弧放电提高有效放电能量8.3倍。在电火花放电中,铁电极比铜电极更接近磨粒石墨化温度,且修整力提高2.1倍。(2)在#46磨粒修平中,旋转铁电极方式相比修平前的可降低磨粒出刃高度10.0%,提高磨粒修平面积151.0%、磨粒出刃刚度185.0%和磨粒等齐性12.1%。在微尖端角度为120°的#140磨粒修尖中,可在砂轮尖端上获得角度为109°～133°的金刚石磨粒尖端。(3)利用金刚石磨粒修平的砂轮进行模具钢和钛合金的平面磨削实验,结果发现:随进给深度增加,有效磨粒数增加,每颗磨粒切削量减少,使得表面粗糙度减少。当切削深度达到8 μm和12 μm时,表面粗糙度达到最小,分别为0.078 μm和0.600 μm。(4)利用金刚石磨粒修尖的金刚石砂轮进行模具钢和钛合金的磨削实验,结果发现:在最佳的进给深度16μ 下,微成形角度误差分别为8%和5%;在最佳的进给深度8μm下,微成形尖端圆弧半径分别为250 μm和150 μm。其中,钛合金微磨削边沿无毛刺。
【图文】：

金刚石磨粒,石墨化,表层

２．邋１金刚石磨粒表层石墨化实验及去除机制逡逑２．邋１．邋１金刚石磨粒表层石墨化实验逡逑图２－１所示为金刚石磨粒表层石墨化实验现场及检测现场图。利用空气、铜、铁三逡逑种不同介质对＃４６金刚石磨粒进行金刚石磨粒表层石墨化实验。文献表明在空气介质下逡逑金刚石磨粒石墨化温度为９００？１０００°Ｃ左右，因此设定不同温度研宄不同金属催化下金逡逑刚石磨粒表层石墨化变化趋势。使用ＶＨＸ－２０００超景深三维显微镜（技术参数见表（２－１））逡逑获取金刚石磨粒实验前后的形貌参数。实验条件见表２－２。逡逑瞧：逡逑（ａ）实验现场图逦（ｂ）检测现场图逡逑图２－１金刚石磨粒表层石墨化实验现场及检测现场图逡逑９逡逑

石墨化,金刚石磨粒,去除率,不同介质

逦ｒｒｓ逡逑ＡＦ邋＝邋—逦＝邋１—（２－２）逡逑图２－３所示为不同介质下金刚石磨粒石墨化温度巧与体积去除率ＡＦ的关系。可以逡逑看出，在７５（ＴＣ时，由于铁催化下金刚石磨粒只产生局部石墨化及褪色现象，金刚石磨逡逑粒体积并无明显变化，随着温度增加，铁催化下金刚石磨粒石墨化体积去除率逐渐上升，逡逑当８５ｆｆＣ时，铜、铁催化下的金刚石磨粒石墨化体积去除率Ａｒ分别为１１．７１％、１６．８５％，逡逑表明该温度下铜对金刚石磨粒开始有明显外形缩减及褪色现象（见图２－３邋（ｂ），而铁催逡逑化下的更为明显（见图２－３邋（ｃ））；当在９００°Ｃ时，铜、铁催化下的金刚石磨粒石墨化体逡逑积去除率ＡＦ分别达到２４．８１％、３２．９８％，而空气下的金刚石磨粒才开始出现褪色现象。逡逑金刚石磨粒石墨化实验表明：与空气相比，，铁催化可降低金刚石磨粒的石墨化温度达逡逑１５０°Ｃ
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG743;TG580.6

【参考文献】