金刚石砂轮磨削碳化硅陶瓷砂轮磨损的试验研究
由于材料本身物理化学性能的优势,碳化硅已逐渐代替石英玻璃和铍等材料成为太空光学镜片的主要主体材料。由于材料本身硬度较高,金刚石砂轮磨削成为了碳化硅材料的主要加工方式,但是由于碳化硅陶瓷本身的硬脆性能,碳化硅陶瓷在磨削加工中会产生不同程度的磨损,砂轮的磨损不仅仅会影响工件的表面质量,更会影响工件的面形精度。尤其是在大口径光学镜片加工制造过程中,砂轮的每次进给都会出现很大程度的磨损。其中,砂轮的钝化以及各种磨损形式会直接影响到工件的表面质量,如粗糙度值;砂轮的磨损量会直接影响到工件的面形精度,甚至会直接改变加工后的...
由于材料本身物理化学性能的优势,碳化硅已逐渐代替石英玻璃和铍等材料成为太空光学镜片的主要主体材料。由于材料本身硬度较高,金刚石砂轮磨削成为了碳化硅材料的主要加工方式,但是由于碳化硅陶瓷本身的硬脆性能,碳化硅陶瓷在磨削加工中会产生不同程度的磨损,砂轮的磨损不仅仅会影响工件的表面质量,更会影响工件的面形精度。尤其是在大口径光学镜片加工制造过程中,砂轮的每次进给都会出现很大程度的磨损。其中,砂轮的钝化以及各种磨损形式会直接影响到工件的表面质量,如粗糙度值;砂轮的磨损量会直接影响到工件的面形精度,甚至会直接改变加工后的形状。因此对金刚石砂轮磨削碳化硅陶瓷砂轮磨损的试验研究对碳化硅镜片的加工有着十分重要的作用。
  本文采用多点式分布的金刚石砂轮块对碳化硅工件进行磨削加工试验的方法,通过统计磨削加工过程中砂轮块表面磨粒的磨损形式,总结出砂轮的磨损形式随加工时间的变化规律。根据砂轮的磨损情况和工件的表面质量,对砂轮磨损形式的原因进行分析,为了进行比对,使用整体砂轮进行磨削试验,以验证砂轮块磨损规律的正确性。
  通过金刚石砂轮对碳化硅陶瓷的磨削工艺试验,采用两种不同的测量方法,探索砂轮磨损量随时间以及砂轮线位移之间的联系,以及工件去除量和砂轮磨损量之间的内在关系,得到磨削比值。研究表明:磨削加工中,砂轮的磨损量和工件的去除量的变化趋势平稳,在磨削初期,磨削比值较小,随磨削过程,磨削比逐渐增大。由于砂轮表面动态磨粒数目的波动性,磨削比值的曲线也呈现出一定的波动性。
  研究发现,金刚石砂轮磨削后碳化硅陶瓷表面具有明显的划痕现象,且陶瓷表面粗糙度值随砂轮的磨损量具有下降的总体趋势。在本试验中的磨削参数下,碳化硅陶瓷主要以脆性去除的方式进行去除;在确定进给量的磨削方式中,对陶瓷表面的粗糙度值进行测量,得到陶瓷表面粗糙度值与磨损量的关系趋势;使用MATLAB拟合砂轮磨损量与大口径碳化硅面形精度之间的关系,得到两者之间的拟合方程。
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作者: 陆国栋
学科专业: 航空宇航制造工程
授予学位: 硕士
学位授予单位: 哈尔滨工业大学
导师姓名: 张飞虎
学位年度: 2014
语 种: chi
分类号: V261.25
在线出版日期: 2015年8月17日