【摘要】：針對成型用模具鋼和醫(yī)用鈦合金的精密微細(xì)加工效率低和切削液難回收等問題,提出采用粗金剛石砂輪實(shí)現(xiàn)高效率干式磨削的思路。但是,金剛石磨粒的出刃和分布不規(guī)則,導(dǎo)致加工精度不足,且其脫落容易損傷加工表面。因此,利用連續(xù)脈沖放電熱能通過切屑傳遞到金剛石磨粒表層,使其高溫石墨化修平,將微磨粒出刃尖端修平修齊,增加有效磨粒數(shù),達(dá)到金屬材料的干式光滑磨削加工,取代傳統(tǒng)研磨拋光的多道工序及所需的切削液。首先,進(jìn)行金剛石表層石墨化和單脈沖放電去除的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究,分析銅和鐵電極下金剛石磨粒表層高溫石墨化及金屬結(jié)合劑去除率;然后,采用#46和#140金屬結(jié)合劑金剛石砂輪,研究固定鐵電極和旋轉(zhuǎn)鐵電極方式下的微磨粒修平/修尖工藝;最后,對模具鋼和鈦合金進(jìn)行干式平面磨削和微細(xì)磨削,分析磨粒出刃參數(shù)和磨削參數(shù)對加工質(zhì)量的影響。具體結(jié)果如下:(1)在金剛石磨粒石墨化實(shí)驗(yàn)中,與銅元素相比,鐵元素催化可以降低金剛石磨粒石墨化溫度至750℃C。在放電修平實(shí)驗(yàn)中,電火花放電比電弧放電提高有效放電能量8.3倍。在電火花放電中,鐵電極比銅電極更接近磨粒石墨化溫度,且修整力提高2.1倍。(2)在#46磨粒修平中,旋轉(zhuǎn)鐵電極方式相比修平前的可降低磨粒出刃高度10.0%,提高磨粒修平面積151.0%、磨粒出刃剛度185.0%和磨粒等齊性12.1%。在微尖端角度為120°的#140磨粒修尖中,可在砂輪尖端上獲得角度為109°～133°的金剛石磨粒尖端。(3)利用金剛石磨粒修平的砂輪進(jìn)行模具鋼和鈦合金的平面磨削實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn):隨進(jìn)給深度增加,有效磨粒數(shù)增加,每顆磨粒切削量減少,使得表面粗糙度減少。當(dāng)切削深度達(dá)到8 μm和12 μm時,表面粗糙度達(dá)到最小,分別為0.078 μm和0.600 μm。(4)利用金剛石磨粒修尖的金剛石砂輪進(jìn)行模具鋼和鈦合金的磨削實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn):在最佳的進(jìn)給深度16μ 下,微成形角度誤差分別為8%和5%;在最佳的進(jìn)給深度8μm下,微成形尖端圓弧半徑分別為250 μm和150 μm。其中,鈦合金微磨削邊沿?zé)o毛刺。
【圖文】：

２．邋１金剛石磨粒表層石墨化實(shí)驗(yàn)及去除機(jī)制逡逑２．邋１．邋１金剛石磨粒表層石墨化實(shí)驗(yàn)逡逑圖２－１所示為金剛石磨粒表層石墨化實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場及檢測現(xiàn)場圖。利用空氣、銅、鐵三逡逑種不同介質(zhì)對＃４６金剛石磨粒進(jìn)行金剛石磨粒表層石墨化實(shí)驗(yàn)。文獻(xiàn)表明在空氣介質(zhì)下逡逑金剛石磨粒石墨化溫度為９００？１０００°Ｃ左右，因此設(shè)定不同溫度研宄不同金屬催化下金逡逑剛石磨粒表層石墨化變化趨勢。使用ＶＨＸ－２０００超景深三維顯微鏡（技術(shù)參數(shù)見表（２－１））逡逑獲取金剛石磨粒實(shí)驗(yàn)前后的形貌參數(shù)。實(shí)驗(yàn)條件見表２－２。逡逑瞧：逡逑（ａ）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場圖邐（ｂ）檢測現(xiàn)場圖逡逑圖２－１金剛石磨粒表層石墨化實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場及檢測現(xiàn)場圖逡逑９逡逑

邐ｒｒｓ逡逑ＡＦ邋＝邋—邐＝邋１—（２－２）逡逑圖２－３所示為不同介質(zhì)下金剛石磨粒石墨化溫度巧與體積去除率ＡＦ的關(guān)系�？梢藻义峡闯�，在７５（ＴＣ時，由于鐵催化下金剛石磨粒只產(chǎn)生局部石墨化及褪色現(xiàn)象，金剛石磨逡逑粒體積并無明顯變化，隨著溫度增加，鐵催化下金剛石磨粒石墨化體積去除率逐漸上升，逡逑當(dāng)８５ｆｆＣ時，銅、鐵催化下的金剛石磨粒石墨化體積去除率Ａｒ分別為１１．７１％、１６．８５％，逡逑表明該溫度下銅對金剛石磨粒開始有明顯外形縮減及褪色現(xiàn)象（見圖２－３邋（ｂ），而鐵催逡逑化下的更為明顯（見圖２－３邋（ｃ））；當(dāng)在９００°Ｃ時，銅、鐵催化下的金剛石磨粒石墨化體逡逑積去除率ＡＦ分別達(dá)到２４．８１％、３２．９８％，而空氣下的金剛石磨粒才開始出現(xiàn)褪色現(xiàn)象。逡逑金剛石磨粒石墨化實(shí)驗(yàn)表明：與空氣相比，，鐵催化可降低金剛石磨粒的石墨化溫度達(dá)逡逑１５０°Ｃ
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG743;TG580.6

【參考文獻(xiàn)】

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8 蘭紅波;丁玉成;劉紅忠;盧秉恒;;納米壓印光刻模具制作技術(shù)研究進(jìn)展及其發(fā)展趨勢[J];機(jī)械工程學(xué)報;2009年06期

9 趙永慶;;國外鈦合金研究現(xiàn)狀[J];中國金屬通報;2008年50期

10 于化東;;超精密微機(jī)械制造技術(shù)研究進(jìn)展[J];長春理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年03期

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3 譚廷武;金剛石砂輪V形尖端的微細(xì)精密修整實(shí)驗(yàn)研究[D];華南理工大學(xué);2011年

本文編號：2630475