本文關(guān)鍵詞：短脈沖激光微結(jié)構(gòu)化粗粒度青銅金剛石砂輪試驗(yàn)研究

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【摘要】：金剛石砂輪在硬脆材料的磨削加工中應(yīng)用廣泛,細(xì)粒度金剛石砂輪磨削時(shí)可獲得高質(zhì)量的工件表面,但往往存在磨削效率低、修整頻繁等缺點(diǎn),粗粒度砂輪磨削效率高,但磨削工件表面質(zhì)量相對(duì)較差。探索粗粒度砂輪結(jié)構(gòu)化新工藝,實(shí)現(xiàn)粗粒度砂輪高效高質(zhì)量磨削技術(shù),具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景與應(yīng)用價(jià)值。鑒于此,本文設(shè)計(jì)并搭建了一套以脈沖紫外激光為光源,可實(shí)現(xiàn)青銅金剛石砂輪表面微結(jié)構(gòu)化的試驗(yàn)平臺(tái),采用激光加工的方法、基于激光燒蝕原理,圍繞紫外激光微結(jié)構(gòu)化60#青銅金剛石砂輪技術(shù)開展了一系列試驗(yàn)。具體包括以下工作:(1)分析了60#青銅金剛石砂輪表面微結(jié)構(gòu)化溝槽寬度與深度的選定原則,試驗(yàn)研究了激光功率密度、激光道數(shù)與道間距、激光光斑重疊率、激光循環(huán)掃描次數(shù)對(duì)微結(jié)構(gòu)化效果的影響。結(jié)果表明,提高激光功率密度可以獲得更高的微結(jié)構(gòu)化效率;激光道數(shù)與道間距對(duì)微結(jié)構(gòu)化溝槽寬度起關(guān)鍵作用;激光光斑重疊率對(duì)磨粒微結(jié)構(gòu)化溝槽底部質(zhì)量產(chǎn)生明顯影響;激光循環(huán)掃描次數(shù)對(duì)微結(jié)構(gòu)化溝槽深度起關(guān)鍵作用。(2)分析了砂輪表面微結(jié)構(gòu)化溝槽寬度與深度對(duì)微結(jié)構(gòu)化溝槽形成過程的影響規(guī)律。當(dāng)溝槽深度一致時(shí),溝槽寬度越小,溝槽深度增加越慢,溝槽形成速度越慢;當(dāng)溝槽寬度一致時(shí),溝槽深度越大,溝槽深度增加越慢,溝槽形成速度越慢。(3)開展了激光微結(jié)構(gòu)化溝槽密度與溝槽角度的對(duì)比試驗(yàn),觀測(cè)了不同溝槽密度下砂輪表面金剛石磨粒狀態(tài),對(duì)不同溝槽角度下磨削工件的表面粗糙度進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,微結(jié)構(gòu)化溝槽密度過小或過大都會(huì)引起不良微結(jié)構(gòu)化磨粒比例的增加,本試驗(yàn)條件下最佳溝槽密度為27.5%;當(dāng)溝槽角度為0°或者90°時(shí),工件表面質(zhì)量較差。(4)制備了兩種不同表面圖案的微結(jié)構(gòu)化砂輪,以YG8硬質(zhì)合金為工件,開展了與非結(jié)構(gòu)化金剛石砂輪的磨削對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明,與非微結(jié)構(gòu)化砂輪相比,采用激光微結(jié)構(gòu)化后的金剛石砂輪磨削工件表面的滑擦痕跡更淺更均勻,微觀形貌更好,工件表面粗糙度值更低,但是結(jié)構(gòu)化砂輪的耐磨性有一定程度降低。
【關(guān)鍵詞】：微結(jié)構(gòu)化 粗粒度 短脈沖激光 青銅結(jié)合劑金剛石砂輪 磨削性能
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG743
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 符號(hào)表13-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 研究背景與意義14-15
• 1.2 青銅金剛石砂輪15
• 1.3 砂輪的結(jié)構(gòu)化15-16
• 1.4 砂輪結(jié)構(gòu)化國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容及目標(biāo)20-22
• 第2章 短脈沖激光微結(jié)構(gòu)化砂輪試驗(yàn)平臺(tái)搭建22-30
• 2.1 前言22
• 2.2 砂輪表面激光微結(jié)構(gòu)化原理22
• 2.3 脈沖紫外激光器掃描系統(tǒng)22-25
• 2.3.1 紫外激光器22-24
• 2.3.2 振鏡式激光掃描系統(tǒng)24-25
• 2.4 平面磨床25-26
• 2.5 光纖激光器26
• 2.6 微結(jié)構(gòu)化試驗(yàn)平臺(tái)26-27
• 2.7 主要測(cè)試儀器27-30
• 2.7.1 超景深三維顯微鏡27-28
• 2.7.2 精密粗糙度測(cè)試儀28
• 2.7.3 視頻顯微鏡28-30
• 第3章 短脈沖激光微結(jié)構(gòu)化工藝參數(shù)研究30-47
• 3.1 前言30
• 3.2 試驗(yàn)裝置與材料30-32
• 3.2.1 試驗(yàn)裝置30-31
• 3.2.2 試驗(yàn)材料31-32
• 3.3 砂輪表面激光微結(jié)構(gòu)化溝槽的設(shè)計(jì)32-35
• 3.3.1 微結(jié)構(gòu)化溝槽寬度與溝槽深度的選擇32-33
• 3.3.2 微結(jié)構(gòu)化溝槽寬度與溝槽深度的測(cè)量方法33-34
• 3.3.3 微結(jié)構(gòu)化溝槽的影響因素34-35
• 3.4 試驗(yàn)結(jié)果與討論35-45
• 3.4.1 激光功率密度對(duì)微結(jié)構(gòu)化效果的影響35-37
• 3.4.2 激光道數(shù)與道間距對(duì)微結(jié)構(gòu)化效果的影響37-40
• 3.4.3 激光光斑重疊率對(duì)微結(jié)構(gòu)化溝槽質(zhì)量的影響40-43
• 3.4.4 循環(huán)掃描次數(shù)對(duì)微結(jié)構(gòu)化溝槽深度的影響43-44
• 3.4.5 微結(jié)構(gòu)化溝槽寬度與溝槽深度對(duì)溝槽形成過程的影響分析44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第4章 激光表面微結(jié)構(gòu)化砂輪的制備與磨削試驗(yàn)研究47-61
• 4.1 前言47
• 4.2 試驗(yàn)部分47-50
• 4.2.1 試驗(yàn)材料與裝置47-49
• 4.2.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)49-50
• 4.3 激光表面微結(jié)構(gòu)化金剛石砂輪的制備50-56
• 4.3.1 微結(jié)構(gòu)化溝槽密度分析50-53
• 4.3.2 微結(jié)構(gòu)化溝槽角度分析53-55
• 4.3.3 兩種激光表面微結(jié)構(gòu)化金剛石砂輪的制備55-56
• 4.4 表面激光微結(jié)構(gòu)化金剛石砂輪磨削對(duì)比56-60
• 4.4.1 工件表面微觀形貌對(duì)比56-57
• 4.4.2 工件表面粗糙度對(duì)比57-58
• 4.4.3 砂輪磨削比對(duì)比58-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論與展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-68
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄68

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