激光结构磨削在氮化硅陶瓷中的磨削行为

作     者：李锶 熊学峰 温东东 LI Si;XIONG Xuefeng;WEN Dongdong

作者机构：湖南理工学院机械工程学院 

出 版 物：《金刚石与磨料磨具工程》 (Diamond & Abrasives Engineering)

年 卷 期：2019年第39卷第6期

页      面：69-74页

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：湖南省教育厅科学研究项目《基于远程控制的六自由度机械手设计及运动学仿真分析(No:16C0720)》 

主　　题：激光辅助加工 氮化硅陶瓷 表面微观形貌 磨削力 砂轮磨损 

摘      要：用传统车削和磨削方法加工氮化硅陶瓷,难度大、加工效率低。为了提高难加工材料氮化硅陶瓷的加工精度,利用激光辅助复合加工技术,精确控制氮化硅表面激光结构化方案的尺寸,设计了4种具有相同表面积的不同氮化硅结构图案,研究了氮化硅图案几何形状对其磨削性能的影响,同时分析了砂轮转速、进给速率等磨削参数对磨削力的影响。结果发现:氮化硅的激光结构化工艺对其磨削结果有很大影响,其表面的凹槽有利于磨削液进入磨削区域,激光烧蚀则降低了氮化硅强度,磨削力最多可降低63%,可有效减少砂轮的磨损。为提高氮化硅陶瓷的加工精度,用激光辅助复合加工技术在氮化硅表面烧蚀出4种具有相同表面积的结构化图案,然后用金刚石砂轮对氮化硅表面进行磨削,研究图案结构对磨削效果的影响,并分析砂轮转速、进给速率等参数对磨削力的影响。结果表明:激光烧蚀能够在氮化硅表面产生凹槽并降低表面氮化硅的强度,从而有利于磨削液进入并降低磨削力,最高降幅达63%。同时,金刚石砂轮磨损也有效降低。磨削结构化的氮化硅表面时,砂轮转速和进给速率对磨削力的影响规律同磨削普通氮化硅时的规律一致。