半固著磨粒磨具加工性能研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)、航空航天技術(shù)的發(fā)展，對(duì)加工技術(shù)的要求越來越高，對(duì)高效高精度低表面損傷的加工需求越來越多?，F(xiàn)有的磨粒加工方法，按磨粒分布形式，可分為固著磨粒加工和游離磨粒加工。這些方法均無法實(shí)現(xiàn)高效高精無損傷的加工要求。在固著磨粒的加工中，磨粒是被結(jié)合劑完全束縛的。而在游離磨粒加工中，磨粒是完全自由的，處于無約束狀態(tài)。本文提出了一種新的加工方法，半固著磨粒加工方法。半固著磨粒加工中磨粒的約束狀態(tài)是介于完全約束和完全自由之間的。在加

2、工的過程中，磨粒可以在一定的范圍進(jìn)行位置的調(diào)整。使參與加工的磨粒數(shù)量多，同時(shí)單顆磨粒上的加工壓力小，故能在保證較好的加工精度的同時(shí)，保持較高的加工效率。如果在加工過程中混入硬質(zhì)大顆粒，在加工壓力的作用下硬質(zhì)大顆粒會(huì)下陷到磨具內(nèi)部，這樣就能減緩大顆粒帶來的表面損傷。
　　 本文依據(jù)半固著磨粒磨具特性，同時(shí)參考常規(guī)磨具的制造工藝，對(duì)半固著磨粒磨具的制造技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過對(duì)其結(jié)合劑、成型工藝和固化工藝的實(shí)驗(yàn)研究，得到了初步可行的

3、制造工藝和配方。
　　 采用納米壓痕技術(shù)對(duì)磨具表層特性進(jìn)行了測(cè)試，得到了表層磨粒在加載時(shí)的“加載-位移”特征。測(cè)試結(jié)果表明：表層結(jié)合劑在加載時(shí)發(fā)生彈塑性變形，當(dāng)外加載荷達(dá)到結(jié)合劑屈服極限時(shí)，結(jié)合劑進(jìn)入屈服階段。表層磨粒受力時(shí)發(fā)生位置遷移，磨粒上所受到的力和其位移之間的關(guān)系可以由納米壓痕儀測(cè)出。
　　 通過對(duì)加工后工件的微觀形貌進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)材料去除的機(jī)理進(jìn)行了分析，分析結(jié)果表明在半固著磨粒磨具的加工中，刻劃和滾軋兩種材料去

4、除形式并存，且以刻劃為主要的材料去除方式。
　　 依據(jù)測(cè)試所得的表層“加載-位移”特性，進(jìn)行力學(xué)分析，確立了工件受力和切入深度的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，對(duì)材料去除率和加工工件的表面粗糙度進(jìn)行了仿真分析，討論了工件材料特性參數(shù)，磨具表層結(jié)合劑特性參數(shù)和加工工藝參數(shù)對(duì)加工性能的影響。研究表明：磨具表層結(jié)合劑屈服極限和彈性模量對(duì)參與加工的磨粒數(shù)量和磨粒的切深有很大的影響。隨著磨具表層結(jié)合劑屈服極限和彈性模量的增加，參與加工

5、的磨粒數(shù)量減少，切深變大。隨著磨具表層結(jié)合劑屈服極限和彈性模量的增加，表面粗糙度值增加，去除效率在一定的范圍內(nèi)呈現(xiàn)增加或減少的趨勢(shì)，去除效率的具體變化趨勢(shì)由磨粒切深值和參與加工磨粒的數(shù)量決定。
　　 采用適宜的工藝參數(shù)，進(jìn)行了半固著磨粒磨具加工實(shí)驗(yàn)，并與同工藝條件下游離磨粒加工進(jìn)行了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明半固著磨粒磨具加工能在保持與游離磨粒加工相近的去除效率下，使加工后工件獲得的表面粗糙度值Ra為游離磨料加工的一半。用＃3000GC