脆性材料磨削模式與表面粗糙度

1、產(chǎn)品實施脆性材料的精密與超精密磨削提供有益的參考。材料產(chǎn)品，如航今航天叫陶瓷軺承。業(yè)及民的石英玻璃和陶瓷玻璃激光與紅外光學晶體等的應用越來越廣泛，對脆性材料的粘密及1超精密加工的研究也日益深入。脆性材料雖然用途十分廣泛，但硬度高，脆性大，為了獲得高質(zhì)量的脆性材料產(chǎn)品，克服研拋技術生產(chǎn)周期長產(chǎn)品成本高的缺點，近年來出現(xiàn)了超精密磨削2加工技術。對于脆性材料的磨肖1加工，材料的磨削模式對已加工面質(zhì)量有很大的??；刻向，根據(jù)公新研究，忭材利。迮選抒適當?shù)膮?shù)茶件下仍能以塑性磨削模式加工，使得磨削面的質(zhì)3量等同甚至優(yōu)于研拋面+因此開究脆性材料的磨削模式及面粗糙度，以及它們與刀具和加工工藝參數(shù)之間的關系是非

2、常重要的，將會對脆性材料的磨削加工起到定的指導作用。國內(nèi)外研究4人員通過人1觀論分析和試驗證明，脆性材料在適當?shù)募庸l件下仍能以塑性磨削模式進行加工，并得到粗糙度很低的光滑面。實現(xiàn)脆性材料塑性域磨削的條件是砂輪單個磨粒的最大切削5深度應小于脆性材料的臨界切削深度。了08述14應用顯微壓痕法建立了玻璃材料不產(chǎn)生裂紋時的臨界切削深度。通過應用掃描電鏡觀察玻璃的壓痕形貌發(fā)現(xiàn)，要使玻璃面的裂紋數(shù)少于610，壓痕的臨界深度滿足久他為材利伯斷裂徹性訓。通過對磨削過程中砂輪與。1件的接觸狀態(tài)進行分析，得到砂輪單個磨粒的最大切削深度為15砂輪速度08；為工件進給速度8；7卟為欣削深度，1為砂輪動態(tài)效磨刃數(shù)酬2

3、；為磨削常數(shù)心為砂輪3量直抬，u，u考慮金剛石砂輪的磨粒頂角為角形，可得砂輪動態(tài)有效磨刃數(shù)161為與磨刃密度有關的系數(shù)；1為與8砂輪磨刃形狀有關的系數(shù)。性模式。對同材料，由式2與式3可知，砂輪的個均塍尺寸對磨削模式的影響最人，砂輪速度件速度的影響較小，而磨削深度的影響最小。哈工大的陳明君通過9對光學玻璃1進行超精密磨削磨削時砂輪的線速度，=120，工件速度，=0.5，磨削深度。=1發(fā)現(xiàn)當用140吧金剛石砂輪磨磨肖1校式為斷裂模式，奶削1件面有尺量的磨削條10紋，面不透明，提面粗糙度，為5.361當砂輪為120型時，磨削模式為斷淠與塑性模式，1件庚面上的磨削條紋是斷續(xù)光磨1次光磨歆先次工作臺遑度

4、，咖金明石砂輪平均磨粒尺寸11，作片通過磨削，玻璃砂輪的線速度，2得出如下結(jié)論當磨粒尺寸為300如時，為斷，模式，加工面粗糙度，為47.3，8671；磨粒尺寸為12，25此1時，斷裂模式占95，12加工面粗糙度足1為1721；磨粒尺寸為26如時，磨削模式為塑性，加工面粗糙度札為52 3影響脆性材料面粗糙度的因素脆性材料的磨削模式直接影響工件的面質(zhì)量，面質(zhì)量包括13面粗糙度裂紋燒傷和殘余應力等。而粗糙度是描脆生材料農(nóng)面質(zhì)量的參數(shù)之，也是人們在磨削加工中普遍關注的首要問。對同材料，面粗糙度受砂輪磨粒尺寸磨削用量，光磨次數(shù)及磨削液14等因素的綜合影響。3.1砂輪磨粒尺寸糙度的關系17.由可，砂輪磨粒

5、尺寸越小，磨削度，值越小。這是山，砂輪磨粒尺寸越小，同時參與磨削的磨粒越多，磨刃密度系數(shù)越大，越易15形成塑性域磨削，所以粗糙度值越低，文獻7文獻12都得出上述結(jié)論。但文，13用氧化鋁砂輪光磨氮化硅陶瓷鑲塊卻得出與此相反的結(jié)論。即隨著磨粒尺十的增人，而，糙度值降低。16這是因為砂輪磨削陶瓷面的加工過程可分為砂輪磨粒與工件面凸峰的碰撞碰撞與摩擦共同作用摩擦拋光個階段，當磨粒尺寸較大時，磨粒強度較高，不易破碎和脫落，與工件之間的摩擦拋17光作用1時間增加；而粒較小時，欣粒易脫落，與工件之間的摩擦拋光作用時間減弱。3.2磨削用量砂輪速度1評通過陶瓷材料磨削試驗認為砂輪速度越大，面粗糙度越大。因為砂輪

6、速18度增加，雖然單顆磨粒的未變形切屑厚度減小，粗糙度應減小，為砂輪速度越大，面粗糙度越小，因為砂輪速度增加使得單顆磨粒的未變形切屑厚度減小。其中，速度及磨削深度更能有效19地降低灰1如粉糖度，文獻13還認為，采用高的砂輪速度，將使面粗糙度得到明顯改善，其原因有個是砂輪速度提高，磨削力降低，對化鋁砂輪來說，4降低磨粒的破碎和磨損，提高磨20粒的壽命，增加與工件面的摩擦拋光時間；是砂輪速度提高，磨削區(qū)的溫度升高，使材料有可能發(fā)生塑性變形，促進砂輪對工件面的擠壓摩擦作用；是砂輪速度提疏單位時間內(nèi)砂輪與工件21之間的接觸次數(shù)增多，對工件面的摩擦拋光作用增強。2砂輪進給量減少，面粗糙度值減小。2為在塑

7、性磨削模系?？梢钥闯觯谒苄阅ハ髂Ｊ较?，隨著砂輪進給量3工件速度面的粗糙度22值都隨工作臺速度的降低而降低。因工件速度減小，單顆磨粒的未變形切屑厚度減小，所以磨削面粗糙度降低16174磨削深度隨著磨削深度的增大，磨削面的粗糙度值變大，因為磨削23深度增大導致單顆磨粒的未變形切屑厚度增加。而文獻則得出與之不同的結(jié)論當磨削深度小于定數(shù)值時，隨磨削深度的增大，磨削面粗糖度值變大但當磨削深度大于定數(shù)值時隨磨肖1深度24繼續(xù)增大，磨削面粗糙度值迅速變小。因為此時隨著磨削深度的增加，法向力增大，同時砂輪磨損加劇，使得實際柄削深度減小4.3.3光磨次數(shù)之獻131517均指隨光磨次數(shù)的增25加，麼削面粗糙度值

8、減小阽3.文獻15還指出，光磨次左右可得到比較穩(wěn)定的加工而質(zhì)2.3.4磨削液1獻51認為，合珂選抒肷削液增加冷卻效果，可降低磨削面粗糙度值。而文獻2613則認為，用磨削液時比不用磨削液時的加工面粗糙度值增大，因為未加磨削液時，磨削溫度高，有利于氧化銀砂輪對工件面的摩擦拋光作用。4結(jié)語綜上所述，國內(nèi)外學者對脆性材料27的磨削模式和面粗糙度進行了大量的研究，給出了很多有指導價值的結(jié)論。但由于研究條件的差別，許多結(jié)論并不致，同時還有不少結(jié)果不明之處，有必要進行更加深入的研究，為脆性材28料的精密和超精密磨削加工提供更堅實的理論基礎和經(jīng)驗總結(jié)。5任敬心，華定安。磨削原理。西北工業(yè)大學出版社，1988 6陳明君，董申，李旦，張飛虎。脆性材料超精密磨削時29影響面質(zhì)量因素的研究。機械工程學報，2003734 7陳明君，張飛虎，董申等。光學玻璃塑性模式超精密磨9陳明君，董申，張飛虎等。陶瓷材料的超精密磨削加工。13胡軍，30徐燕申，謝艷等。氮化硅陶瓷鑲塊低粗糙度15柯宏發(fā)，張耀輝，趙燕。工程陶瓷磨削面粗糙度數(shù)TxLsManufacture，2003，43755，767史興寬，原京庭，夏31力農(nóng)等。硬脆材料光滑面超精磨削的研究。航空學報，1998，192253256第作者孟劍峰，副教授，在讀博士研究生，山東大學機械工程學院機械設計現(xiàn)理論研究所，25003261濟南市機械制造等