单颗粒金刚石划擦 Si3N4陶瓷的磨削力研究.pdf

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1、试验研究现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２０１３年第８期倡单颗粒金刚石划擦SiN陶瓷的磨削力研究３４１，２１１１王健全，田欣利，张保国，王朋晓（１装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室，北京１０００７２；２中国航天员科研训练中心，北京１０００９４）摘要：为揭示磨削加工中砂轮单个磨粒对工程陶瓷划擦力的作用规律，利用单颗粒金刚石磨具划擦实验来模拟砂粒实际磨削过程。分析单颗粒金刚石的划擦力产生机理，认为划擦力是由磨粒对试件的挤压力和摩擦力构成。采用不同磨削刃顶锥角与尖端圆弧半径的自制金刚石

2、颗粒，改变划擦深度与试件进给速度，探讨金刚石颗粒磨削刃特征、划擦实验参数对Ｓｉ３Ｎ４陶瓷试件划擦法向力与切向力的影响。结果发现，试件法向划擦力随磨削刃特征参数和划擦用量增大而增加；切向划擦力随磨削刃尖端圆弧半径逐渐递减，与顶锥角和划擦用量保持递增关系。关键词：Ｓｉ３Ｎ４；单颗粒金刚石；划擦力；磨削刃特征；划擦用量中图分类号：ＴＧ７４；ＴＱ１７４文献标志码：Ａ文章编号：１６７１—３１３３（２０１３）０８—０００１—０５Experimentalresearchonscratchingforceofsinglediamondforsilic

3、onnitrideceramics１，２１１１ＷａｎｇＪｉａｎｑｕａｎ，ＴｉａｎＸｉｎｌｉ，ＺｈａｎｇＢａｏｇｕｏ，ＷａｎｇＰｅｎｇｘｉａｏ（１ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＲｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｒｍｏｒｅｄＦｏｒｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７２，Ｃｈｉｎａ；２ＣｈｉｎａＡｓｔｒｏｎａｕｔＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＴｒａｉｎｉｎｇＣｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｔｏｒｅｖｅａｌｔｈｅｉｎｈｅｒｅｎｔｌａｗｓｂｅ

4、ｔｗｅｅｎｓｉｎｇｌｅａｂｒａｓｉｖｅｐａｒｔｉｃｌｅｏｆｄｉａｍｏｎｄｗｈｅｅｌａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃｅ-ｒａｍｉｃｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇ，ａｓｐｅｃｉａｌｓｉｎｇｌｅｄｉａｍｏｎｄｔｏｏｌｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｔｈｅａｃｔｕａｌｗｈｅｅｌ．Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｃｒａｔｃ-ｈｉｎｇｆｏｒｃｅｆｏｒｓｉｎｇｌｅｄｉａｍｏｎｄｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｓｃｒａｔｃｈｉｎｇｆｏｒｃｅｗａｓｃｏｎｓｉｓｔ

5、ｏｆｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｆｒｉｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｗｏｒｋｐｉｅｃｅａｎｄａｂｒａｓｉｖｅｇｒａｉｎ．Ａｎｄｔｈｅｎ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎｃｕｔｔｉｎｇｅｄｇｅｆｅａｔｕｒｅｓ，ｓｃｒａｔｃｈｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｓｃｒａｔｃｈｉｎｇｆｏｒｃｅｏｆｓｉｌｉｃｏｎｎｉｔｒｉｄｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈｄｉｖｅｒｓｅａｎｇｌｅｏｆｔｉｐｃｏｎｅ，ｒａｄｉｕｓｏｆｃｕｒｖａｔｕｒｅ，ｓｃｒａｔｃｈｉｎｇｄｅｐｔｈ，ａｎｄｆｅｅｄｉｎｇｒａｔｅｏｆｗｏｒｋｐｉｅｃｅ．Ｔｈｅｒ

6、ｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｎｏｒｍａｌｓｃｒａｔｃｈｉｎｇｆｏｒｃｅｉｍｐｒｏｖｅｓｗｉｔｈｔｈｅｒａｉｓｅｏｆｃｕｔｔｉｎｇｅｄｇｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｓｃｒａｔｃ-ｈｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｔａｎｇｅｎｔｉａｌｓｃｒａｔｃｈｉｎｇｆｏｒｃｅｋｅｅｐｓａｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈａｎｇｌｅｏｆｔｉｐｃｏｎｅｏｆｃｕｔｔｉｎｇｅｄｇｅ，ａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅｍｅｎｔｏｆｓｃｒａｔｃｈｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Keywords：ｓｉｌｉｃｏｎｎｉｔｒｉ

7、ｄｅ；ｓｉｎｇｌｅｄｉａｍｏｎｄ；ｓｃｒａｔｃｈｉｎｇｆｏｒｃｅ；ｃｕｔｔｉｎｇｅｄｇｅｆｅａｔｕｒｅｓ；ｓｃｒａｔｃｈｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ切相关。通过测量磨削力并计算磨削能，可检测陶瓷０引言［２］［３］磨削机理的转变或检测砂轮的磨损状况。工程陶瓷作为耐腐蚀、耐磨损及耐高温的新型结金刚石磨粒在砂轮工作表面上分布是不均匀的，构材料，在航空航天、交通化工和机械电子等领域的这给实际磨削过程的理论研究与分析带来诸多不便。应用日益广泛。金刚石砂轮磨削是工程陶瓷最有效一些学者将金刚石磨粒抽象为简单的几何形状，用规［１］和经济的加工方法。在制

8、定陶瓷磨削工艺和分析则的金刚石颗粒代替实际磨粒进行磨损破碎、切屑成［４］［５］陶瓷磨削表面完整性时，必须考虑磨削力的影响。由形和磨削应力方面的实验研究。王成勇研究了于陶瓷材料的硬脆性能，其磨削力与工程陶瓷的磨削单颗粒金刚