發(fā)布時(shí)間：2019-08-28 06:55

【摘要】：在超精密磨削中,金剛石微粉砂輪的磨粒分布均勻性對(duì)提高磨削表面質(zhì)量至關(guān)重要,為了使微粉磨粒規(guī)則排布,提出了一種采用環(huán)形磁場(chǎng)控制磨粒規(guī)則排布的砂輪制備方法,制備了多種金剛石微粉砂輪,使用磁場(chǎng)控制制備的微粉砂輪對(duì)硬質(zhì)合金YG8進(jìn)行了平面及非球面磨削試驗(yàn)。結(jié)果表明:應(yīng)用環(huán)形磁場(chǎng)控制可使金剛石微粉砂輪的磨粒實(shí)現(xiàn)規(guī)則排布,極大改善砂輪加工性能,利用環(huán)形磁控方法制備的砂輪可獲得最佳表面粗糙度Ra3 nm、最佳面形精度PV318 nm的光滑鏡面。
【圖文】：

提高砂輪耐用度。此外，鐵粉也能有效提高熱傳導(dǎo)效率，利于磨削過(guò)程中砂輪散熱。本文首先闡述環(huán)形磁場(chǎng)控制磨粒排布金剛石微粉砂輪的制備方法及原理，制作環(huán)形磁控砂輪制備裝置，制備多種型號(hào)的砂輪，并對(duì)鐵粉和磨料在磁場(chǎng)控制下的排布規(guī)律，磁感應(yīng)強(qiáng)度、鐵粉及磨料質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)磨削比、加工面粗糙度及面形精度的影響進(jìn)行試驗(yàn)研究。1環(huán)形磁控微粉砂輪制備方法及原理將羰基鐵粉、金剛石微粉磨料、添加劑、樹(shù)脂、結(jié)合劑混合，攪拌均勻后倒入砂輪模具之中，中間插入砂輪桿。沒(méi)有外加磁場(chǎng)時(shí)，磨粒與磁性粒子隨機(jī)分布，如圖1a所示；當(dāng)施加環(huán)形磁場(chǎng)后，如圖1b所示，制備砂輪的混合料處在內(nèi)外磁極形成的環(huán)形空腔內(nèi)，磁力線與環(huán)形空腔徑向保持一致，鐵粉顆粒在外加磁場(chǎng)作用下沿磁力線方向排布，形成徑向輻射鏈狀或片狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)，非磁性的金剛石微粉磨粒在磁性鐵粉顆粒的作用下移動(dòng)，沿磁鏈規(guī)則排布。圖1砂輪磨粒的排布和受力模型下文對(duì)磁場(chǎng)中顆粒的受力情況進(jìn)行分析。為簡(jiǎn)化，僅考慮二維情況，設(shè)任意單顆磁性顆粒在磁場(chǎng)中受Fi,x和Fi,y兩個(gè)方向的磁力作用，如圖1c所示，則Fi,x和Fi,y可用下式表達(dá)[12],0(/)ixF=VχHHx(1),0(/)iyF=VχHHy(2)式中，0V為磁性顆粒體積；χ為磁性顆粒磁化率；H為磁場(chǎng)強(qiáng)度；H/x是沿x方向磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化率；H/y是沿y方向磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化率。單顆磨料的受力為周圍與其接觸的所有磁性顆粒作用力合成，故有xi,xF=F(3)yi,yF=F(4)式中，F(xiàn)x和Fy為磨料顆粒分別在x和y方向的受力。由上述公式可知，，磁性顆粒的磁化率越大、磁感應(yīng)強(qiáng)度越高，磁場(chǎng)變化率越大，推動(dòng)金剛石磨粒的力也就越大。當(dāng)多顆磁性顆粒在磁場(chǎng)力作用下達(dá)到平衡后，表現(xiàn)為沿磁力線方向鏈狀

蚴┘?MPa壓力將砂輪壓制成型。(6)帶模燒結(jié)。將成型后的砂輪連同模具一起置于燒結(jié)爐內(nèi)分段加熱：首先在30min內(nèi)從室溫加熱至100℃；然后，在100～150℃段，每60min升溫20℃；至150℃時(shí)，保溫120min；然后，再每60min升溫20℃；至180℃時(shí)，保溫180min，燒結(jié)過(guò)程結(jié)束。(7)冷卻脫模。在燒結(jié)爐內(nèi)自然冷卻至室溫，然后將砂輪脫模，用#800(19μm)GC砂輪進(jìn)行修整。樹(shù)脂金剛石鐵粉混料裝模施加磁場(chǎng)冷卻脫模帶模燒結(jié)壓制成型圖2砂輪的制備工藝路線2.2制備裝置根據(jù)環(huán)形磁控砂輪制備原理設(shè)計(jì)的制備裝置結(jié)構(gòu)如圖3a所示，實(shí)物如圖3b所示。永磁石與45鋼制成的導(dǎo)磁板、模套、砂輪桿形成閉合磁路。砂輪桿、上/下模、模套、導(dǎo)磁板形成模腔可裝填制備砂輪的混合料，上/下模則用非導(dǎo)磁的不銹鋼制成。采用ANSYS10.0對(duì)制備裝置的磁路進(jìn)行分析。由于裝置軸對(duì)稱，對(duì)其一半進(jìn)行分析，選用VectQuad4nod13單元分析材料屬性，Br=1.0T，Hc=150000A/m，μr=105。施加磁力線垂直的邊界條件，假設(shè)沒(méi)有磁漏，所有的磁通量沿磁路通過(guò)，外表面施加磁力線平行的邊界條件，分析結(jié)果如圖3c所示。由圖可知，環(huán)形的模腔內(nèi)可形成勻強(qiáng)磁常制備時(shí)，先將下模裝入模套，插入砂輪桿后，可裝填混合料，然后安裝永磁石、導(dǎo)磁板及上模，形成磁場(chǎng)，上液壓機(jī)施加1～30MPa的壓力壓制成型，最后至烘箱內(nèi)加熱固化，即完成砂輪制備。圖3環(huán)形磁控砂輪制備裝置2.3砂輪制備方案為了探討不同成分配比及制備時(shí)外加磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)磨削性能的影響，制備了12種砂輪，如表1所示。1～4號(hào)砂輪用于研究鐵粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)磨削性能的影響，鐵粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0%增加至35%，金剛石微粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持為25%不變，砂輪制備過(guò)程施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為80mT；5～8號(hào)砂輪用于研究金剛石
【作者單位】： 湖南大學(xué)國(guó)家高效磨削工程技術(shù)研究中心;南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;大連理工大學(xué)精密與特種加工教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;長(zhǎng)沙納美特超精密制造技術(shù)有限公司;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(51205120) 國(guó)際科技合作與交流專項(xiàng)(2014DFG72480) 大連理工大學(xué)精密與特種加工教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目
【分類號(hào)】：TG743

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9 肖安定;砂輪堵塞的測(cè)量[J];廣西工學(xué)院學(xué)報(bào);1994年04期

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本文編號(hào)：2529996