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《超声研磨Al_2O_3工程陶瓷的材料去除特性研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、设计研究电加工与模具2004年第3期超声研磨Al2O3工程陶瓷的材料去除特性研究李章东刘传绍赵波(焦作工学院,河南焦作454000)摘要:通过对Al2O3陶瓷圆柱零件的超声研磨试验,探讨了超声研磨时材料的去除特性。分析了研磨参数、油石粒度对材料去除率的影响,给出了超声研磨加工比普通研磨加工效率高的主要原因。通过对同样条件下研磨压力的测定,得出超声研磨与普通研磨的磨削力特征不同:超声研磨压力呈周期性分布,波形如锯齿,平均压力几乎为一恒定值,变化非常均匀;普通研磨压力随机波动,变化无规律性。同时,在相同的径向进给
2、条件下,超声研磨压力比普通研磨压力均小一定量值。关键词:超声研磨;研磨参数;去除率;磨削力特征材料科学的飞速发展导致了大量新材料的涌表1试验条件现,新型工程陶瓷、改性陶瓷、增韧陶瓷、梯度陶瓷、项目试验条件纳米粉体陶瓷等正以新的面貌和特殊性能走进工业碳化硅砂轮,80粒度,树脂结合剂;D0BDi:修整砂轮203mm40mm120mm领域,其大量应用与推广的基础仍是降低材料的制造成本和材料的有效去除[1,2]。修整条件修整砂轮速度vs=28m/s;工件转速nw=37r/minAl2O3(热压);外径内径长度:107.5mm80普通磨削对塑性材料而言,主要
3、经历以下3个工件mm20mm[2]过程:摩擦,磨粒在工件上摩擦使材料产生弹性金刚石研粒度:W20、W5;树脂结合剂:浓度100%;和塑性变形,并不切除材料;耕犁,磨粒使材料向磨磨油石规格(LBH):40mm6mm6mm粒滑动方向做塑性流动,沿沟槽向两边隆起;切削,工件转速n=90~355r/min;研磨轴研具往复进给f研磨参数=0.12mm/min;研磨压力F=350N,400N,450N,在磨粒的前方塑性应力区发生破坏而形成切屑,造530N;分恒压力和不进给压力两种磨削方法。成快速的余量切削。脆性材料的加工机理与塑性材冷却方式乳化液料类似,只是没有塑性变形和弹
4、性变形。但是,在磨超声发生器频率20kHz;功率60W粒经过切削的地方即沟槽处裂纹较深、较大,而两边表2Al2O3材料特性的隆起处裂纹较浅、较密,这一点为超声波加工创造材料性能指标数值材料性能指标数值[3]了条件。维氏硬度/GPa24泊松比/0.27超声振动研磨加工是将超声振动与普通研磨工-6弹性模量/GPa380热膨胀系数/(10/)-8艺相复合,超声波经声学系统的传递使研磨油石做抗弯强度/MPa500~700热冲击温度T/200~300[4]径向振动的一种加工方法。本文以Al2O3陶瓷圆断裂韧性/(MPa.m1/2)3~3.2热导率/W/(mK)-25柱件
5、的超声研磨试验来研究材料的超声研磨去除特抗压强度/MPa材料粒度/m5~10性。密度/(g/cm3)3.96~3.991试验条件、试验材料与试验方法2研磨参数与材料去除率的关系研究试验条件见表1所示,试验材料性能见表2。影响研磨效率的主要因素有:工件转速、进给速试验方法:为了方便对比,其他切削条件不变,度、研磨压力、油石粒度及研磨液。本文主要研究工打开超声发生器(系统振动开始)为超声研磨,关闭件转速、研磨压力和油石粒度对材料去除率的影响。超声发生器(系统振动停止)为普通研磨。2.1工件转速与材料去除率的关系收稿日期:2003-12-20图1为普通研磨时工
6、件转速与材料去除率的关第一作者简介:李章东,男,1970年生,讲师。系曲线(研磨压力保持在340~360N范围内,以2041电加工与模具2004年第3期设计研究min为单位)。触在绝大部分时间内,只是磨粒的一个侧面断续接触(仅在磨粒的前刀面连续接触),此时摩擦力大大减小,不仅造成磨削力降低,且使磨削区和磨粒的散热条件达到充分改善,加之切削液的空化作用和磨粒锤击作用,使其加工效率优于普通加工。2.2研磨压力与材料去除率的关系图3给出了在保持工件恒定转速为250r/min,超声波发生器功率恒定60W,用乳化液润滑、冷
7、却时,分普通与超声两组,各取研磨压力350N、450N图1普通研磨时工件转速与材料去除率的关系和530N,保持各个压力参数恒定不变,研磨时间为由图1可看出:在普通研磨加工中,材料的去除20min的条件下,研磨压力与材料去除率的关系。率随工件的转速增大而增大,但并不呈线性增大。工件转速越快,线速度越大,单位时间内工件与研具的摩擦加剧、有效磨粒数增加、材料切削量增大。但随着转速的增加,油石每转磨削工件的时间缩短,每转切削量减小,且切削液的作用不显著,使得去除率与工件转速并不能成正比增加。图2为超声研磨
