铸铁结合剂微粉金刚石砂轮的在线电解修整的试验研究

针对硬脆材料光滑磨削表面的要求，在ＭＭ７１２０Ａ精密平面磨床上自行制作了一套ＥＬＩＤ磨削装置，并对铸铁结合剂微粉金刚石砂轮在线电解修整技术进行了试验研究。建立了电解参数对微粉砂轮表面修整形貌的影响关系，提出了ＥＬＩＤ的双重作用特性，即微量修锐和精密整形，并发现了电解膜在硬脆材料磨削过程中的重要功效。

在线电解修整镜面磨削中砂轮耐用度的研究

在线电解修整（ＥＬＩＤ） 磨削是镜面磨削加工的新技术． 在分析ＥＬＩＤ 镜面磨削机理的基础上，对ＥＬＩＤ磨削过程中影响砂轮耐用度的主要因素，包括电解修整参数、磨削液成分、磨削工艺参数和砂轮结合剂等进行了实验研究和理论分析，说明由于在线电解修整过程中的非线性电解作用，这些因素对砂轮磨损速度的影响可以通过残留维持电流反映出来，最后根据在线电解修整过程的特点，给出了用残留维持电流估算砂轮耐用度的计算公式．

在线电解修整（electrolytic in-process dressing，EIPD）

金属基超硬磨料砂轮在线电解修整(EIPD)超精密镜面磨削技术是日本理化学研究所大森整博士等于1987年开发的超精密加工新技术，是对超精密磨削加工技术的重大改进。此技术可用于加工各种金属和非金属硬脆(如陶瓷、玻璃等)材料，适用性广泛，加工后的表面粗糙度Ra值可达到纳米级。

ELID 超精密镜面磨削砂轮磨损规律的研究

分析了在线电解修整（ＥＬＩＤ）超精密镜面磨削中砂轮的磨损规律，给出了砂轮径向磨损速率和体积磨损速率的估算公式，并进行了实验验证．

超硬磨料砂轮修锐技术最新进展

介绍了电解在线修整法、在线电火花放电修整法、激光修整法、软弹性修整法和游离磨粒修整法等最新的超硬磨料修整技术。

应用超硬大磨粒金刚石砂轮实现BK7光学玻璃的超精密磨削

首先以91μm磨粒杯形铜基金刚石砂轮作为修整器并结合砂轮在线电解修锐技术(ELID,Electrolytic in- process dressing)对151μm磨粒电镀镍基单层金刚石砂轮进行精密高效的修整。在最佳的修整参数下,同时应用测力仪对两个砂轮间磨削力进行监测,并应用共轴光学位移检测系统对砂轮表面状态进行在位监测,151μm砂轮的回转误差被减小至1～2μm范围,同时砂轮上所有金刚石磨粒被修整出平坦表面并拥有恒定的圆周包迹,此时砂轮达到最佳工作状态。然后应用被良好修整的砂轮对光学玻璃BK7进行磨削加工。磨削试验结果和亚表层完整度评价结果表明新开发的大磨粒金刚石砂轮修整技术的可行性,也验证大磨粒金刚石砂轮只要经过精密修整是可以应用于光学玻璃的延展性超精密磨削加工的,并能实现纳米级的表面粗糙度,显示出大磨粒金刚石砂轮在加工难加工材料和硬脆材料中的良好应用前景。

铸铁结合剂金刚石砂轮ELID磨削硬质合金的性能研究

硬质合金具有硬度高、强度好、耐腐蚀和耐磨损的特点,采用传统方法难以满足精密及超精密加工的技术要求。本文采用不同粒度的铸铁结合剂金刚石砂轮ELID镜面磨削硬质合金,得到了不同加工效率以及不同加工表面质量的硬质合金磨削效果,揭示了不同粒度砂轮其磨削性能变化的规律与作用。实验结果表明:在相同的进给量下,粗粒度砂轮的磨削效率较高,能更好地控制工件的尺寸精度。细粒度砂轮则磨削效率较低,但能获得优良的加工表面质量。砂轮表面的氧化膜在磨削过程中扮演非常重要的角色,磨粒的粒径与砂轮表面氧化膜厚度的比值大小决定了砂轮的磨削性能。氧化膜的形成又受到电解参数的影响,可以通过对电解参数的调节实现高效率高精度的ELID磨削。

ELID超精密磨削砂轮表面氧化膜形成过程的建模和仿真

砂轮表面氧化膜的形成规律与特性对ELID超精密磨削质量有着重要的影响。为了研究在ELID磨削中氧化膜的形成规律,基于电化学基本原理,建立了砂轮表面氧化膜形成过程的一般模型,并对金刚石砂轮电解预修整过程中氧化膜的生长过程进行了仿真。在此基础上,对控制氧化膜生长的主要因素进行了理论分析。为了验证模型和仿真结果的正确性,采用与仿真过程同样的控制参数,对氧化膜的生长特性进行了实验研究。结果表明仿真结果与实验结果基本吻合。

ELID磨削砂轮表面氧化膜状态的表征

在线电解修整磨削(ELID)是一种电化学加工技术,可在磨削过程中对铸铁基砂轮进行连续修整,非常适合硬脆材料的超精密镜面加工。在ELID磨削过程中,砂轮表面氧化膜的状态对ELID磨削影响重大,在磨削过程中维持良好的氧化膜状态是获良好表面质量的前提保证。本文通过粘附性实验,建立了氧化膜的状态归一化模型,利用在ELID磨削过程中可实时监测的物理量———电流和磨削力来表征氧化膜状态,并建立了可识别氧化膜状态的模糊神经网络。

基于砂轮径向振动主动控制的ELID内圆磨削

在线电解修整(ELID)磨削过程中砂轮表面会生成一层具有一定厚度的氧化膜,其刚度远小于工件及砂轮结合剂的刚度,可以有效衰减磨削过程中的振动。将ELID技术应用到无心内圆磨削中,通过调节电解参数来改变氧化膜的状态,进而对砂轮径向振动进行控制。通过试验研究了电解参数的改变对砂轮径向振动的影响规律,并基于此规律设计了控制器,对磨削过程中的砂轮径向振动进行了主动控制磨削试验。试验结果表明,该控制器可以将磨削过程中的砂轮径向振动控制在设定值附近,维持ELID磨削的稳定。在实际的ELID内圆磨削中,可以先将砂轮径向振动控制在较高值,以实现较大的材料去除率;一段时间后再将砂轮径向振动控制在较低值,以提高工件表面质量。

ELID镜面磨削技术——综述

在线电解修整砂轮 (ELID)精密镜面磨削是近 10来年发展起来的一项磨削新技术 ,在日本等国已经较广泛地应用于生产中。我国哈尔滨工业大学袁哲俊教授的ELID课题组从 1993年起就开始了这方面的研究 ,现已成熟。本刊从这期起连续刊登 5篇ELID镜面磨削技术文章 ,希望有助于这项技术在生产中推广使用。

ELID磨削专用磨削液的研究

为提高ELID磨削液的防锈性能和电解速度 ,通过调整ELID磨削液添加剂的成分及配比 ,研制了新型的ELID磨削专用磨削液 ,较好解决了提高防锈性能与加快电解速度的矛盾 ,强化了对砂轮基体的电解成膜作用。

ELID精密镜面外圆磨削技术的应用

在线电解修整 (ELID)精密镜面磨削有效地实现了许多难加工材料的平面精密加工和高效加工。本文介绍了ELID磨削技术在精密镜面外圆磨削上的应用。通过采用金属基超硬磨料砂轮在线电解修整对硬质合金、碳化硅陶瓷进行精密镜面外圆磨削 ,得到了表面粗糙度Ra=0 .0 2 5～ 0 .0 2 8μm的加工表面。

ELID磨削工艺控制研究

砂轮表面氧化膜的形成规律与特性对ELID超精密磨削质量有着重要的影响。研究在ELID磨削中氧化膜的形成规律,基于电化学基本原理,模拟砂轮表面氧化膜形成过程,并分析金刚石砂轮电解预修整过程中氧化膜的生长规律。在此基础上,总结出控制氧化膜生长的几个主要因素之间的关系,分析和确定氧化膜生长厚度与电压之间的关系,应用循环结构编程设计实现ELID磨削工艺控制。

超声ELID复合磨削陶瓷材料脆—塑性转变机理研究

对超声电解在线砂轮修整(ELID)作用下复合磨削陶瓷材料脆—塑性转变的机理进行研究。以二氧化锆陶瓷材料为研究对象,基于材料去除机理,分析单颗磨粒引起的压痕应力场,计算陶瓷材料的临界压痕载荷下限值;结合实际加工工况,对单颗磨粒与工件之间在过渡表面间的相互作用力进行数值建模,得到陶瓷材料脆—塑性转变的临界条件,进而得出陶瓷材料的临界磨削深度。分析不同磨削参数和砂轮参数对临界磨削深度的影响,研究发现:在实际的磨粒顶圆锥半角下,临界磨削深度随着砂轮圆周速度、工件圆周速度、超声振动的振幅、超声振动的初始角位移的增大而减小;当磨粒顶圆锥半角、工件圆周速度、砂轮圆周速度同时为变量时,磨粒的顶圆锥半角对临界磨削深度的影响程度等级小于10^(-4) mm,可忽略不计。

ELID精密镜面磨削技术的开发应用

介绍了ELID磨削技术在精密加工中的开发应用。采用自行开发的ELID磨削工艺系统对硬质合金、工程陶瓷、高速钢进行精密镜面平面、内圆和外圆磨削,得到了表面粗糙度Ra=0.003～0.025μm的加工表面。

陶瓷喷涂层精密镜面磨削技术的实验研究

引入金属基超硬磨料砂轮在线电解修整(ELID)技术，对陶瓷喷涂层进行精密镜面磨削的实验研究。结果表明，该技术加工精度高、表面质量好，极具应用前景。

超精密平面磨床设计中的关键技术

介绍了超精密平面磨床设计中的主要关键技术．主轴及Ｘ．Ｙ．Ｚ轴导轨均采用了气体静压成液体静压轴承，采用误差补偿技术对Ｘ．Ｙ轴导轨误差进行补偿，三轴均由ＣＮＣ系统控制．设计了分辨率为０．０１μｍ的砂轮特殊微量进给装置，并应用了砂轮电解在线修整（ＥＬＩＤ）技术．