超硬磨料磨具以其優(yōu)異的磨削性能獲得機械加工領(lǐng)域普遍認可,但制約其進一步拓展應用的主要原因之一是超硬砂輪修整極其困難。面對此難題,作者梳理目前超硬砂輪在工程應用中的主要修整方法,分析其工作原理、技術(shù)演變、主要特點、應用狀況,對先進修整技術(shù)進行闡述,后總結(jié)并展望三大結(jié)合劑超硬砂輪實用修整技術(shù)及發(fā)展趨勢。金屬結(jié)合劑超硬砂余量去除基本鎖定為電火花放電修整,小余量修整主要以普通磨具磨削法修整為主,細粒度超硬砂輪采用在線電解修整優(yōu)勢明顯;陶瓷結(jié)合劑超硬砂輪簡單直線修整逐漸被點輪修整取代,高陡度成型砂輪修整仍是金剛石滾輪;樹脂結(jié)合劑超硬砂輪多以磨削法修整為主,但科學實用修整技術(shù)仍需進一步研發(fā)。激光修整具有非接觸、高效、便利、易控、超長壽命等優(yōu)點,具有更加廣闊的發(fā)展前景;集機、電、聲、熱、化等多種方法于一體的復合修整也是超硬砂輪技術(shù)人員一直關(guān)注和研發(fā)的重點。

聚焦超聲換能器的使用特點,提出了一種新型磨料流拋光加工方法,即采用凹球殼聚焦超聲振動的方式在拋光液中產(chǎn)生聚焦磨料流拋光光學材料。先對聚焦超聲振動換能器的聲壓場進行了測量,證明了聲壓場具有顯著的聚焦特性,其中聲壓的值出現(xiàn)在焦距90 mm處;然后設(shè)計實驗,利用該裝備對碳化硅試件進行了拋光。結(jié)果表明:這一方法可以對光學材料進行拋光處理,不僅可以降低表面粗糙度和提高表面質(zhì)量,而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的磨料水射流拋光系統(tǒng)更加簡單,沒有管路、噴嘴損耗等。

磨粒流拋光主要用于小尺寸和復雜結(jié)構(gòu)化表面的光整精加工。針對磨料參數(shù)選取僅靠其定性選擇原則和經(jīng)驗,導致一些工況的磨料選取不合理而嚴重影響加工質(zhì)量的問題,提出了一種磨料參數(shù)模糊優(yōu)選的方法。該方法基于模糊數(shù)學理論,采用模糊參數(shù)優(yōu)化建立了多目標磨料參數(shù)優(yōu)選模型,結(jié)合磨料參數(shù)的選擇原則和磨料參數(shù)之間的影響建立了相對優(yōu)屬度矩陣和權(quán)向量,從而量化了不確定性因素。后,通過實際加工實驗驗證了該方法的合理性和可行性。 對磨料水射流拋光45鋼進行了研究,分析了材料的去除機理,在已有材料去除模型基礎(chǔ)上,設(shè)計了正交實驗,對不同參數(shù)組合下磨料水射流加工45鋼的表面粗糙度、材料去除率進行了MATLAB數(shù)據(jù)分析,同時從材料去除機理方面對磨料粒度、射流壓力、橫向進給速度、靶距、噴嘴沖蝕角度等加工參數(shù)對于拋光表面質(zhì)量和材料去除率的影響程度和影響趨勢進行了分析。終結(jié)合加工面表面粗糙度和材料去除率,選出45鋼拋光加工優(yōu)加工參數(shù)組合。

應用空間圓弧和空間樣條曲線兩種規(guī)則曲線的插補算法,對多自由度磨料水射流噴嘴在笛卡爾坐標系中拋光異型陶瓷零件進行路徑規(guī)劃。通過建立理想狀態(tài)下的微細磨料水射流射流束拋光數(shù)學模型,采用矢量法對復雜的運動軌跡利用圓弧和樣條曲線來逼近,在MATLAB軟件環(huán)境下建立了磨料水射流復雜曲面的拋光運動數(shù)學模型,并對其進行數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明,運動數(shù)學模型所得到的運動軌跡符合射流束拋光要求,從而證明了該模型的有效性和先進性,為深入研究微細磨料水射流拋光軌跡優(yōu)化提供了重要的理論基礎(chǔ)。 基于溶膠-凝膠法所制備而成的生物高分子柔性拋光膜在晶圓拋光加工過程中具有高精度、低損傷等優(yōu)點。但由于金剛石是由共價鍵結(jié)合而成的晶體,它與生物高分子材料結(jié)合較差,導致在加工過程中會出現(xiàn)磨料脫落等問題,因此如何提高磨料與基體的界面結(jié)合以及如何測量磨料與基體的界面結(jié)合強度成為目前所需要解決的關(guān)鍵問題。本文采用了兩種界面結(jié)合強度的測量表征方法,并基于兩種測量方式評價了不同的表面處理方式對于界面結(jié)合強度的影響,考慮了添加偶聯(lián)劑、鍍覆金屬鈦、鍍覆金屬鈦后表面氧化、涂覆羥基氧化鐵等表面處理方式的影響,同時研究了磨料粒度對界面結(jié)合強度的影響。種方法是直接拉拔法,通過粘結(jié)劑將金剛石磨料直接從生物高分子基體中拉拔出,測定拉拔時所需要的拉拔力,并測定磨料與基體的接觸面積,從而計算得到磨料與基體的界面結(jié)合強度。第二種方法是基于拋光膜的拉伸強度來表征磨料與基體的界面結(jié)合強度,通過分析可以知道,磨料與基體的界面結(jié)合強度變化會直接導致生物高分子基體材料的拉伸強度發(fā)生變化,因此本論文嘗試使用拋光膜的拉伸強度來直接表征磨料與基體的界面結(jié)合強度。通過直接拉拔法對磨料與基體的界面結(jié)合強度進行測量,發(fā)現(xiàn)隨著磨料粒度的增大...