磨粒可控排布砂轮磨削性能的一些.研究

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1、独创性说明作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果．尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料．与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名：大连理工大学硕士研究生学位论文大连理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工

2、大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名导师签名年j墨月2竺日大连理工大学硕士学位论文1绪论1．1选题的科学依据1．1．1课题的提出磨削，作为一种应用范围最广、最有效的精密与超精密加工方法，正伴随着磨料技术和磨具制造技术的发展，在现代机械制造领域中发挥着越来越重要的作用。19世纪固结磨具的出现，使磨削这一古代人类就已经掌握的用于磨砺石器工具的方法，成为促进近代工业发展的一种最有效的精密加工技术【”。20世纪中期人造金刚石和CBN超硬磨料的陆续出现、20世纪70年代电镀超硬磨料砂轮的推广应用，以及现

3、代科学技术的日新月异，进一步刺激和促进了现代磨削技术不断向着超高速磨肖LJ(150～500m／s)和超精密磨削(亚微米．纳米)方向发展，磨削加工对象也从传统的金属材料零件向着陶瓷、硅片、晶体等坚硬难磨的非金属材料精密和超精密磨削方向发展(2-41，由此对磨削用磨具的性能提出了更高的要求。传统工艺制造的固结磨料磨具，特别是精密和超精密磨削与抛光用磨具，由于磨粒十分细小，造成磨削或抛光过程中磨具工作表面极易堵塞、导致磨具过早失效或产生磨削热损伤，严重阻碍了零件加工质量和加工效率的进一步提高。电镀金刚石和CBN超硬磨料砂轮制造技术的成熟，以及相对于传统结合剂(金属、陶瓷、热固树脂、橡

4、胶等)的固结磨料磨具在诸如：(1)电镀砂轮制造工艺简单，砂轮制备容易；(2)虽然只有单层磨料，但仍有足够高的使用寿命；(3)无需修整，使用最为方便等方面所表现出来的优势，使得它在超硬磨料砂轮的生产应用中一直占有相当大的份额，在高速特别是超高速磨削中更是占据着无可争议的主导地位。例如美国工具与生产系统公司采用GE公司提供的BORZON牌电镀CBN砂轮。在圆周速度为150m／s的Guhdng机床上，以很高的材料切除率常规加工淬硬合金钢，大大缩短了工作时间【5】；采用金刚石微粉电镀砂轮进行硅片的纳米级超精密磨削，表面粗糙度Ra可有效控制在8nm以下161。但仍然存在诸如电镀层厚易造成

5、砂轮堵塞、单层磨粒砂轮使用寿命有限、砂轮的回转精度和几何形状精度严重受制于砂轮基体本身的制造精度等问题。特别是精密和超精密磨削用电镀砂轮的制造，随着选择的磨料颗粒不断微小(粒度大于240目以上，直至微米级磨料)，一方面电镀层对磨粒的包裹比例增大，甚至磨粒几乎完全被电镀层包裹，导致砂轮磨削性能大大降低，另一方面当磨料的粒度达到微米级时，单层电镀砂轮的制造对基体的制造精度要求越来越高，其基体的同轴度、平面度、圆柱度等形位公差精度甚至要求达到4～5级以上，加工误差要求在岬级或更小，否则就会出现砂轮偏载和非均匀磨损，从而大大增加了砂轮的制造难度和成本。此外如何提高电镀砂磨粒可控捧布砂轮

6、磨削性能的一些研究轮磨料的裸露比例和容屑空间，也是电镀砂轮能否很好地应用于精密和超精密磨削一个重要而又亟待解决的难题。金刚石滚轮在线修整磨削技术、ELID(在线电解修整砂轮)磨削技术对于确保精密和超精密磨削过程中砂轮锋利度保持性和磨削质量稳定性方面起到了积极而重要的作用【7一。日本学者T．Tanaka提出的多孔金属结合剂金刚石砂轮，对改善金属结合剂金刚石砂轮的修整修锐能力增大磨料易出刃性和砂轮的容屑空间起到了积极的作用【9】。近十年来发展起来的高温钎焊超硬磨料砂轮制造技术，不仅使得磨粒在基体上的把持强度高于电镀砂轮，而且具有更大的磨粒裸露高度(可达磨粒高度的70％～80％)，显

7、著改善了砂轮的锋利度和容屑空间，取得了使用工效和寿命高于传统电镀磨具3～5倍以上的效果[10-12】。然而尽管高温钎焊超硬磨料砂轮制造技术取得了若干突破性的成果，并在某些领域开始应用，但是仍然存在诸如涂层过薄、对砂轮基体的制造质量敏感等问题。目前主要针对较大颗粒磨料砂轮采用高温钎焊制造，对于用微粉或超细微粉制造的精密、超精密磨削和抛光用磨具的制造，因受到高温钎焊制造工艺本身的限制、尚有许多需要解决的技术难题1

8、o-13】。为了减轻磨削加工热损伤，提高磨削加工质量和效率，多少年来人们一直在设想