發(fā)布時間：2020-05-08 05:01

【摘要】：超硬磨料具有極高的硬度、耐磨性以及優(yōu)異的磨削性能,越來越多地應用到磨削領域,復雜形面超硬磨料工具是超硬磨料工具家族中精度和復雜性最高的一類,多用于加工形狀復雜的精密零件。復雜形面是指零件的軸截面為直線、斜線、圓弧等形狀單元組合形成的異形面,復雜形面超硬磨料工具是指由超硬磨料制造的帶有復雜工作形面的應用于磨削、研削等工作的工具。復雜形面超硬磨料工具的形狀精度是影響加工精度的主要因素之一,如航空發(fā)動機中的渦輪葉片榫槽結構,榫槽工作面輪廓度一般在5μm左右,榫槽形狀是非圓曲面,并且榫齒螺距要求在±2.5μm左右。高精度復雜形面超硬磨料工具一般通過成形加上修形的方法制得,對復雜形面的精密修形技術是制造過程的關鍵技術之一。因此,及時開展對復雜形面超硬磨料工具精密修形技術的研究,對提高精密工具制造水平和促進其應用領域的發(fā)展具有至關重要的作用。本文針對復雜形面金剛石工具修形困難的問題,通過理論分析與實驗驗證相結合的方法,開展了對精密修磨技術的修磨機理、復雜形面修磨方法、精密修磨基本工藝規(guī)律以及應用試驗等環(huán)節(jié)進行科學系統的研究,建立了采用磨削法修磨復雜形面超硬磨料工具的技術,提升了修形效率和精度。具體研究內容如下:1.超硬磨料工具精密修磨機理研究基于金剛石的物理化學性質以及晶體結構,分析了金剛石晶體的解理現象以及現有修形方法的解理形式,結合不同修形方法的工作原理、修形效率和精度,選擇基于磨削法原理的精密修磨方法;對磨削法修磨過程進行分析,金剛石的磨除方式主要為磨耗磨損以及少量的磨粒微破碎并通過微觀觀察得到驗證,對磨除能量公式進行優(yōu)化,為后續(xù)實驗提供理論依據。2.復雜形面精密修磨方法使用經過改裝的光學引導曲線磨床,實現了平行圓柱面、圓錐斜面等形狀單元以及復雜形面組合的修磨;并通過間接測量的方法,采用影像儀和三坐標測量儀對被修磨形面的精度進行測量,測量精度可以達到微米級,歸納總結出一套完整的復雜形面精密修磨方法。3.精密修磨基本工藝規(guī)律通過對修磨機理的研究得到修磨效率的主要影響工藝因素為金剛石磨料砂輪的粒度、結合劑以及修磨時的切深和速度。針對四個因素分別設計實驗,基本工藝規(guī)律如下:金剛石磨料砂輪粒度應根據被修工具選擇,不宜過大或過小;陶瓷結合劑金剛石磨料砂輪的修磨性能最好、修磨效率最高;修磨切深越大,修磨效率越高,但為了保持精度,切深應該根據修磨余量選擇適當的值;修磨效率隨著修磨速度的增大呈現先升高后降低的趨勢。4.復雜形面精密修磨技術應用對軸承單溝道磨削用金剛石滾輪進行修磨試驗,測量結果顯示圓弧半徑精度可以達到±0.004mm,圓度0.004mm,臺階面角度±5′;對軸承多溝道磨削用金剛石滾輪進行修磨試驗,測量結果顯示溝間距可以達到±0.003mm,曲率0.002。試驗證明基于磨削法的復雜形面精密修磨技術的修磨精度整體可以達到0.005mm,單一元素精度可以達到0.003mm,經試驗證明可以應用于實際生產中。
【圖文】：

料砂輪修形的機理研究方面，德國的 M.Ken了劃刻和滑動現象，金剛石的磨除方式主要掃描電子顯微鏡（SEM）觀測可以發(fā)現絕大和斷裂為主，金剛石隨著磨損加劇逐漸鈍化熱應力作用下擴散，最終導致材料的脫落。認為材料的破壞機理主要為微觀脆性破碎和利用東京大學生產技術研究所開發(fā)的電了可以同時控制三軸加工的電火花線電極磨間隙僅有 1~2μm，機床的定位精度和靈敏度。同時對工件的旋轉精度要求也很高，采用了件的更換，可以對不同形狀的工件進行加工頭進行加工，表面粗糙度可以達到 0.15μm，間[21]。

圖 2 CVD 薄膜次表面微觀觀察加堿性溶液的金剛石拋光液對金剛石進行拋光效率較低。R.Ramesham，W.S.Lee，H.Tokura拋光原理示意圖如圖 3 所示，熱化學拋光加工加熱裝置，，在研磨過程中不斷加熱，高溫狀態(tài)剛石產生石墨化和氧化的現象，實現去除材料圖 3 熱化學拋光原理示意圖美國發(fā)明，其原理是真空條件下，通過在一個
【學位授予單位】：河南工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG73

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本文編號：2654169