复合纳米自润滑金刚石砂轮磨削SiC陶瓷的试验研究

提出一种复合纳米自润滑金刚石砂轮的制备方法,并对制备的砂轮进行SiC陶瓷的磨削试验,分析砂轮表面不同质量分数的复合纳米颗粒对磨削性能的影响。使用MoS2、TiO2纳米颗粒作为自润滑砂轮基底的填充材料,采用复合纳米自润滑金刚石砂轮和传统金刚石砂轮进行磨削对比试验,研究复合纳米自润滑金刚石砂轮的润滑机制。研究结果表明,复合纳米自润滑金刚石砂轮自释放的纳米颗粒有效地参与了磨削区间的润滑,砂轮的法相力、切向力降低,提升了工件表面质量。在磨削深度为2~8μm内,复合纳米自润滑金刚石砂轮的具体表现为法向磨削力降低18.6%~38.7%、切向磨削力降低11.2%~28.6%,工件表面粗糙度降低13.9%~41.5%。根据本试验所得数据,当砂轮表面复合纳米颗粒质量分数为8%时,润滑性能和工件表面质量最佳。

纳米微囊砂轮磨削工件表面自润滑层的形成

在磨削时磨削液难以有效渗入磨削区域起冷却润滑作用。提出利用润滑剂油酸(OA)填充碳纳米管(CNTs)制备CNTs@OA纳米微囊,并以其为填充剂制备树脂砂轮,磨削时随着纳米微囊的破裂,油酸可释放到磨削区形成自润滑层起润滑作用,从而提高砂轮的磨削性能。首先,制备纳米微囊并对其进行表征,分析微囊在砂轮中的存在形式,考察微囊的填充对其力学性能的影响;其次,研究砂轮磨削GCr15钢时纳米微囊的含量和磨削速度对磨削力、磨削温度、磨削比和表面粗糙度的影响,分析磨削过程中纳米微囊释放润滑剂油酸并产生自润滑作用的机制。结果表明,纳米微囊具有较好的热稳定性,能够抵抗树脂砂轮的固化温度并保护其中的油酸,当微囊的填充量小于16%时,砂轮的力学性能可以满足使用需求。与普通砂轮比,纳米微囊砂轮磨削时的磨削力可减小40%,磨削温度降低45%,工件表面粗糙度减少15%,磨削比可提高30%。磨削过程中,砂轮中的纳米微囊可将其空腔中的润滑剂油酸不断被释放到磨削界面上形成自润滑层,使砂轮具有了较好的自润滑作用,从而提高了其磨削性能。研究成果可为解决磨削过程的润滑问题提供一种可行的技术路线。

液体润滑剂/β-环糊精包合物为填料的酚醛树脂砂轮自润滑性能研究

以液体润滑剂(二烃五硫化物,RC2540)和β-环糊精(β-CD)为原料制备了纳米级润滑剂包合物,以包合物为填料制备了一种新型的具有自润滑性能的酚醛树脂砂轮。分析包合物在树脂中的形态及热重情况,考察包合物填充量对砂轮力学性能的影响。分别研究包合物含量和磨削参数(磨削速度、进给速度、磨削深度)对砂轮磨削性能的影响,分析包合物在磨削过程中释放RC2540并产生自润滑作用的机理。结果表明,润滑剂包合物在酚醛树脂固化过程中未被破坏;当包合物添加剂的填充量小于20%时,砂轮的抗拉强度和硬度均可满足实际使用要求;相同磨削条件下,填充10%包合物砂轮的磨削力相比于普通砂轮减小40%左右,温度降低35%左右,显现出良好的磨削性能。砂轮中的包合物在磨削过程中破裂,均匀释放出的RC2540与β-环糊精的摩擦产物共同作用于磨面上形成自润滑层,该自润滑层具有良好的减摩、抗磨和提高表面质量的作用。

自润滑金属结合剂CBN砂轮干式磨削特性分析

针对钛合金难磨削加工性,提出了自润滑金属结合剂砂轮,综合液相烧结与钎焊工艺制备了自润滑金属结合剂立方氮化硼(Cubic Boron Nitride,CBN)砂轮,分析了砂轮强度和微观组织,完成了自润滑CBN砂轮与碳化硅砂轮干式磨削钛合金的性能试验。通过砂轮磨损、工件表面形貌、金相显微组织和显微硬度等特性研究表明:自润滑CBN砂轮干式磨削钛合金切削性能明显优于绿色碳化硅砂轮,在vs=15m/s,vw=2m/min,ap=0.025mm磨削条件下,自润滑金属结合剂砂轮具有较好的磨削性能。

自蔓延烧结——一种节能降耗的超硬材料砂轮制备新技术

本文以锡青铜为基础结合剂,通过添加铝、钛等活性元素,在冷压成型和600℃的无压条件下,实现了金刚石砂轮的自蔓延烧结,并分析了砂轮的组织结构,对比了自蔓延烧结法制备的金刚石砂轮与普通热压烧结法制备的砂轮在耗电量和磨削性能方面的优劣。结果表明:通过自蔓延烧结使金刚石和结合剂间形成了碳化物;而且自蔓延烧结大幅降低能源消耗,砂轮锋利性明显提高;自蔓延烧结技术应用于超硬材料砂轮的制备是完全可行的。

硅片自旋转磨削中基于力的微接触机理

建立了杯型金刚石砂轮稳定延性域磨削过程中砂轮微单元与硅片的微接触力学模型,采用力分解法研究了其自旋转磨削微观作用机理。法向分解分别运用接触力学中的赫兹理论和"空腔模型"理论分析得出硅片上对应弹性和塑性阶段的载荷和应力分布情况,以及砂轮微单元上相应的应力分布情况;切向分解运用微观摩擦学理论分析得出滑动摩擦力以及法、切向合成微接触总应力的情况。分析与试验对比结果证明了本文方法有效,可为硅片自旋转磨削机理研究提供理论支撑。

金属结合剂杯形小直径CBN砂轮端面磨削沟槽底面时砂轮的自锐效应

金属结合剂杯形小直径CBN砂轮端面磨削沟槽底面时 ,砂轮磨削力不随砂轮累积磨削行程的增加而增大 ,已加工表面粗糙度Rz 稳定在 4μm以下 ,处于持续稳定的正常磨削状态。这缘于磨削过程中CBN砂轮的自锐(Self-dressing)效应 ,即在砂轮磨削的同时砂轮结合剂被连续地去除 (CBN磨粒裸露体积增大 ) ,磨钝磨粒发生龟裂、破碎和脱落 ,不断产生新的磨粒切削刃 ,CBN磨粒切削刃密度保持动态稳定 ,砂轮维持在锋利状态。CBN砂轮自锐效应产生的机理是磨屑与冷却液形成的混合流体对砂轮结合剂产生冲击。

杯形CBN砂轮端面磨削的自锐过程分析及磨削效果改善

以曲线沟槽的磨削加工为目的 ,本文对金属结合剂杯形小直径 CBN砂轮端面磨削沟槽底面时的砂轮自锐 (Self- dressing)过程进行了研究。金属结合剂杯形小直径 CBN砂轮的自锐行为表现为磨粒磨损后的破碎产生新切削刃 ,磨钝磨粒的脱落和砂轮结合剂被磨屑去除产生新磨粒 ,保持了砂轮工作面上磨粒密度的相对稳定 ,维持了砂轮的锋锐性。通过提高砂轮硬度以期减缓磨粒脱落 ,增加单个磨粒的服务期限 ,试验结果表明已加工表面粗糙度 Rz小于 3.5 μm,砂轮磨损减小了 40 % ,磨削过程稳定 。

硅片自旋转磨削中基于作用力的微观接触仿真研究

采用杯型金刚石砂轮进行硅片自旋转磨削是典型的硅片超精密磨削加工形式。本试验从其磨削过程中抽象出砂轮微单元与硅片的微观接触作为研究对象,建立基于作用力的仿真模型,采用软件LS–DYNA对自旋转磨削微观作用过程进行了模拟,对作用过程中硅片与砂轮微单元的应力应变情况进行了有限元分析。结果表明:硅片材料存在相应弹性转塑性和塑性转脆性的临界位移与载荷;在硅片塑性区域切向滑动时可在硅片表面产生塑性沟槽与隆起;砂轮微单元上的磨损可依据其仿真数据作出判断。研究为硅片磨削及砂轮磨损机理研究提供支撑。

粉末触媒法SSD金刚石的合成及磨削应用

利用水雾化Fe70Ni30合金粉或Fe70Mn25Ni5合金粉与石墨原料混合,经过还原与净化处理、造粒和压制成合成柱,用于自锐性金刚石(Self Sharpening Diamond,SSD)的合成,研究了粉末触媒法自锐性金刚石的合成工艺条件。研究结果表明,不同触媒组分对合成后金刚石的形貌有明显影响;根据优化的SSD合成工艺参数,可以稳定自锐性金刚石单次产量在90ct以上。用SSD金刚石制成树脂结合剂砂轮应用于磨削时磨削力小,粗糙度低。

自制带把砂轮对提高配药速度和减少职业损伤的研究

目的:探讨自制带把砂轮对提高配药速度及预防锐器伤的效果。方法:设计并制作带把砂轮,采用细菌培养法对用带把砂轮与普通砂轮切割安瓿后的内容药液进行培养,比较两种砂轮切割安瓿的速度及细菌培养结果。设计护士自制砂轮满意度量化评估表,对参加实验的护士进行满意度调查。结果:自制带把砂轮与普通砂轮切割安瓿后的内容药液均不会使药液产生细菌。使用自制带把砂轮,安瓿切割速度明显提高(P<0.05)。结论:采用自制带把砂轮能明显提高配药速度并且可预防锐器伤,提高了护士满意度。

不同晶型金刚石树脂砂轮磨削性能研究

通过磨削试验,从主轴电流、齿高磨损、磨削工件表面质量等方面,研究了单晶、自锐1#、自锐2#金刚石对工件磨削性能的影响。研究结果表明:在各磨削参数相同的条件下,自锐2#金刚石树脂砂轮的工作电流最稳定且最小,砂轮齿高磨损最少,硅片磨削表面质量与另外两种金刚石砂轮相差不大。自锐2#金刚石树脂砂轮总体磨削性能最佳。

石墨软涂层自润滑单层钎焊CBN砂轮干式磨削钛合金实验研究

钛合金在磨削加工时容易产生烧伤现象,影响工件表面质量,因而传统的磨削加工大量采用磨削液浇注法降低磨削温度,但是磨削液的大量使用给环境和操作者健康带来了很大的危害,而且增加了磨削液排放回收的成本。基于"用固体润滑剂替代磨削液"的思想,制备了石墨软涂层自润滑单层钎焊立方氮化硼(CBN)砂轮,并进行了干式磨削钛合金实验。实验结果表明:自润滑砂轮的涂层中石墨质量分数最佳值为20%,此时干式磨削钛合金的工件表面温度最低;另外,与无自润滑剂砂轮相比,磨削温度均较低,不超过440℃。

自润滑复合砂轮的研制与性能试验

为解决树脂锆刚玉砂轮在钢轨打磨作业中磨削温度过高而烧伤钢轨的问题,在树脂锆刚玉砂轮中植入自润滑节块,研制出新型自润滑复合砂轮。在自行研制的钢轨打磨试验机上进行了打磨性能对比试验。结果表明,研制的新型自润滑复合砂轮显著降低了磨削温度,解决了钢轨的磨削烧伤。

金刚石磨料表面多孔结构的制备

采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对高温高压(HPHT)合成的一种金刚石磨料的成分与结构进行分析。结果表明:微米尺寸的Ti的化合物颗粒分散在金刚石颗粒表面与内部;金刚石颗粒表面的颗粒夹杂物经过氧化处理与酸处理后被去除,形成了金刚石表面的多孔结构;表面多孔结构的金刚石磨料被推荐用于对砂轮锋利性要求较高的磨削过程,以保持砂轮的自锐性并提高磨削效率。

叶轮驱动式自润滑单层CBN砂轮

针对钛合金绿色磨削加工的需求,提出了一种润滑介质由砂轮自身内部喷出的磨削加工技术,制备出一种内部叶轮驱动喷出润滑介质的自润滑单层立方氮化硼(CBN)砂轮,同时制作了输送润滑介质的控制系统,开展了基于该砂轮的钛合金磨削实验,对磨削前后砂轮表面显微形貌进行了对比,分析了冷却介质在磨削加工过程中的效果。研究结果表明:在采用砂轮表面喷出润滑介质的冷却机制下,通过定量输送冷却介质,可以有效提高冷却效果,减少环境污染,实现绿色磨削加工。

锗晶片磨削用砂轮研究

针对锗晶片磨削工艺中使用的#4000砂轮,进行了不同磨削砂轮粘结剂配比对锗晶片表面粗糙度影响的试验,并对晶片磨削原理进行了简要分析;实验表明锗晶片表面粗糙度好坏和砂轮的自锐功能是否正常有明显的相关性,而影响砂轮自锐功能的最大因素在于砂轮粘结剂的配比。

PDP砂轮机的研发创新设计

对PDP生产装备中的砂轮机进行了功能分析,在此基础上重点阐述了国产化过程中的突破点:第一因砂轮是消耗件,需求量大,必须自主创新,逐一对其结构形式、动平衡品质等级、砥粒种类、磨料粒度、结合剂代号和浓度等进行了国产化设计,同时还创新地使其具有可修复性的特点;第二是砂轮主轴,为确保加工产品(玻璃)的合格率,砂轮主轴须具备自适应浮动结构,轴向自适应通过滚珠花键来实现,而径向自适应则通过阻尼气缸来实现;第三保证了PDP生产环境的高洁净度要求,采用封闭式磨削环境和负压(发生器)吸尘排污双重工艺措施,达到了理想的净化效果。

3MZ1420外沟磨床砂轮修整器改造

3MZ1420是磨削球轴承外圈沟道的专业磨床。经过对该磨床砂轮修整器的改造,增大了回转座的悬臂长度,调整了金刚笔到修整器回转中心的距离,实现了调心轴承外圈球面滚道的磨削加工,达到一机多能,扩大了机床的用途,满足了轴承产品的加工需求,节省了采购新设备的成本。

调心球轴承磨外沟用砂轮修整器的改进

对3MZ1410、3MZ1420切入外沟磨床砂轮修整器进行改进,使之能够加工调心球轴承外沟道,改变用M8810、M8820摆头磨床加工的现状,从而提高了产品质量,节省了修整磨具和加工时间。