仿鸟羽结构自润滑金刚石砂轮磨削碳化硅陶瓷实验研究

目的减少金刚石砂轮磨削工程陶瓷材料时的砂轮磨损,改善加工表面质量。方法以人造金刚石为磨料,青铜结合剂为黏结剂,加入一定质量分数的二硫化钼和二氧化钛纳米颗粒作为填充材料,制备出青铜结合剂自润滑金刚石砂轮。利用脉冲激光在金刚石砂轮表面烧蚀出经设计的仿鸟羽减阻几何结构,得到新型仿鸟羽结构自润滑金刚石砂轮。制备了4种不同工况砂轮,传统青铜金刚石砂轮(TGW)、纳米自润滑金刚石砂轮(NGW)、仿鸟羽结构化金刚石砂轮(FGW)、仿鸟羽结构化纳米自润滑金刚石砂轮(FNGW)以对比其磨削性能差异。开展SiC陶瓷磨削实验,研究FNGW磨削机理。从磨削力、表面质量、砂轮磨损3个方面评价FNGW磨削性能。结果纳米颗粒的加入不会降低砂轮力学性能,砂轮表面的仿鸟羽结构激光成型烧蚀质量较高,对未烧蚀区域没有影响。与TGW相比,FGW除工件表面粗糙度值Ra与砂轮磨损有略微改善外,其他磨削性能都有明显提升。NGW磨削性能都有所提升,但提升效果不太明显。结合二者优势的FNGW,其各磨削性能都有显著提升。其中磨削力最大降低了65.1%,工件表面粗糙度值Ra最大降低了21.5%,砂轮磨损明显减少,有效提升了砂轮的使用寿命。结论所提出的FNGW,在磨削过程中利用磨削弧区内部自我供给纳米复合固体颗粒的控释成膜作用,改善磨削弧区核心部位的润滑及材料去除方式,通过鸟羽减阻结构实现高效冷却及流畅排屑,以此提高砂轮表面结构的抗磨损性能,同时改善陶瓷材料零件的加工表面质量。