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中国机械工程 2024年

作者：陈冰卿光烨郭烨邓朝晖湖南科技大学机电工程学院难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室华侨大学制造工程研究院

弧形金刚石砂轮由于其特有的弧形轮廓，常用于陶瓷、光学玻璃、硬质合金等难加工材料光学元件的精密超精密磨削加工。然而，在光学元件磨削加工会过程中，由于砂轮与工件表面间的相互作用，砂轮表面受到挤压破坏，长时间磨削后会产生砂... 详细信息

弧形金刚石砂轮由于其特有的弧形轮廓，常用于陶瓷、光学玻璃、硬质合金等难加工材料光学元件的精密超精密磨削加工。然而，在光学元件磨削加工会过程中，由于砂轮与工件表面间的相互作用，砂轮表面受到挤压破坏，长时间磨削后会产生砂轮堵塞、砂轮磨损、砂轮尺寸和形状精度下降等问题，进而降低磨削后光学元件的表面粗糙度、面形精度和损伤厚度等。修整弧形金刚石砂轮是解决上述问题的有效途径之一，机械修整由于其修整效率高、便于实现等特点，仍是弧形金刚石砂轮在位修整的主要应用方法。本文综述了弧形金刚石砂轮的机械修整方法，探究了不同修整方法的修整机理与特点，分析了修整效果的评价方法，并对弧形金刚石砂轮机械修整的发展方向进行了展望。

关键词：精密超精密磨削加工弧形金刚石砂轮机械修整修整评价方法

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基于修整力的树脂结合剂金刚石砂轮机械修整

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光学精密工程 2015年第4期23卷 996-1003页

作者：仇中军邹大程闫广鹏天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

研究了树脂结合剂金刚石砂轮修整过程中修整力与修整效果的关系,基于修整力的变化表征了砂轮的表面形貌及磨削性能。首先,对碳化硼、碳化硅、白刚玉3种砂轮修整工具进行实验,并采集了修整过程中修整力的变化;然后,利用白光干涉仪观测修... 详细信息

研究了树脂结合剂金刚石砂轮修整过程中修整力与修整效果的关系,基于修整力的变化表征了砂轮的表面形貌及磨削性能。首先,对碳化硼、碳化硅、白刚玉3种砂轮修整工具进行实验,并采集了修整过程中修整力的变化;然后,利用白光干涉仪观测修整后砂轮的表面形貌;最后,对修整后砂轮进行磨削验证实验,得到不同修整工具修整后砂轮的磨削性能。基于上述实验,分析并验证了修整力的变化与砂轮表面形貌和砂轮磨削性能的关系。结果表明,法向力Fn能够表征砂轮的磨粒切削刃密度以及磨粒突出高度;修整比率β反映了砂轮的锋锐程度,当β稳定时,砂轮达到充分修整。因此修整力反映了砂轮表面形貌和磨削性能,根据修整力的变化可以把握砂轮的修整进程。

关键词：磨削机械修整树脂结合剂金刚石砂轮修整力表面形貌

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树脂结合剂金刚石砂轮精密修整技术研究

树脂结合剂金刚石砂轮精密修整技术研究

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作者：邹大程天津大学

学位级别：硕士

随着硬脆材料在航空航天、光电子技术等领域的广泛应用,对于硬脆材料的主要的加工方法超硬磨粒砂轮磨削技术研究越来越多。在磨削过程中砂轮形状容易受到破坏,同时砂轮堵塞、磨粒磨钝等会导致砂轮对材料去除能力下降,甚至会破坏工件表... 详细信息

随着硬脆材料在航空航天、光电子技术等领域的广泛应用,对于硬脆材料的主要的加工方法超硬磨粒砂轮磨削技术研究越来越多。在磨削过程中砂轮形状容易受到破坏,同时砂轮堵塞、磨粒磨钝等会导致砂轮对材料去除能力下降,甚至会破坏工件表面。因此针对砂轮进行修整就显得尤为重要,它直接影响着被加工工件的加工质量、生产效率和制造成本。本文针对精密磨削中常用的树脂结合剂金刚石砂轮的修整方法及工艺开展研究,在自主搭建的砂轮修整系统上实现了机械方法修整,通过分析不同修整方法的修整效果、修整机理以及修整后砂轮磨削性能,得到最佳修整方法,并通过修整实验对修整工艺参数进行优化,确定树脂结合剂金刚石砂轮的精密修整最佳工艺。1)提出了一种新型树脂结合剂金刚石砂轮修整方法,并和白刚玉、碳化硅、碳化硼、钼、钼铁合金等方法分别进行砂轮修整实验,通过比较修整力、修整前后砂轮形状精度及砂轮表面形貌,对不同修整工具的整形和修锐效果进行分析,并对修整后的砂轮进行磨削验证实验,结合不同修整方法修整后砂轮的表面形貌及其磨削性能的分析,对比不同修整方法对树脂结合剂金刚石砂轮的修整效果。2)为了分析不同修整方法的修整机理,把握砂轮修整状态及进程,利用扫面电镜观测修整后砂轮表面形貌变化,并利用能谱仪检测修整砂轮及修整工具表面元素成分,结合两者分析砂轮修整过程,进而对不同的修整工具修整机理进行阐述;3)根据新开发的砂轮修整方法,搭建实际砂轮修整系统。并结合正交试验的方法分别对砂轮整形和修锐工艺参数进行研究,得到最佳修整工艺参数,验证了最佳修整工艺参数修整后砂轮的磨削性能。实验结果表明,利用本文提出的树脂结合剂金刚砂轮机械修整方法及所搭建的砂轮修整系统,极大的提高了砂轮修整效率以及修整效果,这对于提高树脂结合剂金刚石砂轮的使用性能以及磨削质量具有重要作用,能够推动磨削在工业生产中的广泛应用。

关键词：磨削树脂结合剂金刚石砂轮修整方法机械修整

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面向微结构表面磨削的金刚石砂轮精密修整技术研究

面向微结构表面磨削的金刚石砂轮精密修整技术研究

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作者：赵毅哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

将超硬材料诸如碳化硅、氮化硅陶瓷等作为模具材料引入具有复杂微结构功能表面光学玻璃模压技术，极大地提高了微结构光学元件的生产效率。但是超硬材料本身的高硬度及耐磨性使得此类模具的超精密磨削加工成为光学玻璃模压工艺的关键技... 详细信息

将超硬材料诸如碳化硅、氮化硅陶瓷等作为模具材料引入具有复杂微结构功能表面光学玻璃模压技术，极大地提高了微结构光学元件的生产效率。但是超硬材料本身的高硬度及耐磨性使得此类模具的超精密磨削加工成为光学玻璃模压工艺的关键技术，而金刚石砂轮的精密修整技术已经成为微结构超精密磨削技术的技术瓶颈。本文通过对国内外在成型砂轮精密修整方向研究现状的总结分析，认为对金属基金刚石砂轮进行电火花修整后继续进行机械精密修整可以有效提高修整精度并改善其表面形貌。针对现有的圆弧形/V形金刚石砂轮，基于本实验室技术条件，采用展成法对砂轮进行修整，并根据展成运动设计相应数控修整轨迹并编制相关程序。其次，根据对干式电火花修整原理及应用分析，分别对圆弧形、V形金刚石砂轮进行电火花修整试验。结果显示，对于圆弧形金刚石砂轮，通过电火花修整可以得到较高的回转精度及圆弧磨刃的形状精度;而对于V形金刚石砂轮，尽管可以保证砂轮的回转精度，但是V形尖端放电效应导致其尖端圆弧半径仍然较大。电火花修整试验结束后，对V形金刚石砂轮进行GC修整轮修整。试验结果显示采用GC砂轮磨削法修整可以提高V形金刚石砂轮的回转精度至0.6μm，尖端圆弧半径达到17μm左右，且GC砂轮磨削法修整有效地改善了被修整砂轮的表面形貌。同时由于GC修整轮磨损速度较快，导致V形磨刃不同区域回转精度分布规律不同，使得GC修整轮不再适用于圆弧形金刚石砂轮修整。本试验采用金属基金刚石砂轮作为滚轮进行圆弧形砂轮的修整。试验结果显示滚轮金刚石颗粒磨损速度过快引起的堵塞会导致被修整砂轮修整精度的恶化甚至崩碎。最后，使用修整后的金刚石砂轮在氮化硅陶瓷表面得到V形槽阵列;在碳化硅陶瓷表面得到圆弧槽阵列。试验结果得出V形槽表面粗糙度为134.6nm左右，其V尖圆弧半径大于45μm，且圆弧半径精度损失较快;圆弧槽表面粗糙度值为146.1nm左右，且由于圆弧砂轮的崩碎，造成圆弧槽表面有7.2530μm的突起，使得整个圆弧PV值达到了53.0557μm。通过SEM图片显示，材料去除方式主要为塑性域去除：观测氮化硅陶瓷表面则会发现较多气孔以及由于气孔而导致磨削过程中产生的崩碎;碳化硅陶瓷表面形貌良好，没有明显的块状崩碎、片状脱落现象。

关键词：金属基金刚石砂轮超硬微结构表面干式电火花修整机械修整展成修整

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