表面细粒度钎焊金刚石砂轮制作与其磨削实验

摘要：金刚石具有硬度高、耐磨性好等优良的性能，由此金刚石工具在石材、硬质合金以及陶瓷等硬脆性材料的加工中得到广泛的运用。由于结合剂对磨粒缺乏有效把持，在利用中，电镀和烧结金刚石工具的磨粒容易脱落，造成工具提前失效，金刚石的优势未能充分发挥。钎焊金刚石工具借以钎焊历程金刚石与钎料的化学冶金结合，极大改善了磨粒的把持力，成为新一代高性能金刚石工具的重要进展方向。以往对钎焊金刚石工具的探讨主要集中在粗粒度金刚石工具，其目的是针对石材等硬脆性材料的高效加工。近年来，随着钎焊金刚石工具向硬脆性材领域半精密、精密磨削加工领域的推广，细粒度金刚石钎焊及其运用日益成为国内外探讨的重点。本论文在解决细粒度金刚石钎焊时钎料层厚度不均、加热温度分布不均及钎料流动等不足的基础上，以Ni-Cr合金为钎料，采取高频感应钎焊策略完成了细粒度钎焊金刚石砂轮的制备；通过修整环节进一步提升砂轮表面磨粒的等高性；最后通过磨削钒酸钇晶体、氧化铝陶瓷和蒙古黑花岗石三种硬脆性材料，评价所制砂轮的磨削力特点和工件表面磨削质量。围绕上面陈述的探讨思路，论文所完成的主要工作可归纳如下：1.设计制作一套钎料涂敷机构，解决钎料层厚度均匀性的制约；为了改善高频感应加热时钢基体温度分布不均情况，设计制作一套回转钎焊装置，并在此基础上，探讨不同钎焊加热功率和钎焊时间下钎料层的流动情况，寻找适合本实验的高频感应钎焊工艺，制备细粒度钎焊金刚石砂轮。2.采取金刚石滚轮修整钎焊金刚石砂轮，结果表明，砂轮径向跳动显著减小，磨削工件表面粗糙度显著降低，磨削力起初随着修整量的增加而逐渐增大，然后趋于平稳。经过金刚石滚轮修整后钎焊砂轮金刚石磨粒的状态主要有磨平、微破碎、大破碎、折断等。3.采取细粒度钎焊金刚石砂轮磨削钒酸钇晶体、氧化铝陶瓷和蒙古黑花岗石这三种脆性材料，结果表明，磨削深度对磨削力的影响最显著；磨削历程中，氧化铝陶瓷的磨削力最大，钒酸钇晶体的磨削力最小；氧化铝陶瓷的磨削力比最大，钒酸钇晶体的磨削力比最小。4.浅析磨削参数对工件表面粗糙度的影响，结果表明：垂直磨削方向的粗糙度大于平行磨削方向的粗糙度。在相同磨削参数下，蒙古黑花岗石的表面粗糙度最大，氧化铝陶瓷的表面粗糙度最小。5.采取环境扫描电镜观察工件磨削表面形貌，发现磨削表面除了犁沟、平滑区，还有着晶体破碎、剥落的凹坑。转变磨削参数，工件表面形貌发生变化，砂轮线速度增大，平滑区增加；磨削深度和工件进给速度增大，凹坑增加。关键词：细粒度钎焊金刚石砂轮论文高频感应加热论文修整论文磨削力论文表面粗糙度论文表面形貌论文

摘要4-6

Abstract6-10

第1章 引言10-18

1.1 钎焊金刚石技术及其运用10-13

1.2 国内外探讨近况13-15

1.2.1 国外探讨近况13

1.2.2 国内探讨近况13-15

1.3 进展走势及有着不足15-16

1.4 课题的探讨思路及内容16-18

1.4.1 课题的探讨思路16-17

1.4.2 课题的探讨内容17-18

第2章 细粒度钎焊金刚石砂轮制作技术18-36

2.1 细粒度钎焊金刚石砂轮制备的总体案例18-19

2.2 钎料涂敷机构的设计与制作19-21

2.3 高频感应钎焊平台搭建21-22

2.3.1 感应线圈的制作21

2.3.2 高频感应钎焊试验平台21-22

2.4 细粒度金刚石砂轮的钎焊22-34

2.4.1 加热参数对基体表面温度的影响22-31

2.4.2 加热参数对钎焊质量的影响31-34

2.5 本章小结34-36

第3章 细粒度钎焊金刚石砂轮修整实验36-48

3.1 修整实验总体案例36-40

3.2 实验结果与浅析40-47

3.2.1 砂轮径向跳动40-43

3.2.2 修整历程中磨削力的变化43-44

3.2.3 修整历程中粗糙度的变化44

3.2.4 出刃高度变化特点44-45

3.2.5 修整后钎焊金刚石砂轮表面磨粒状态45-47

3.3 本章小结47-48

第4章 细粒度钎焊金刚石砂轮磨削力特点48-68

4.1 实验条件与策略48-50

4.2 加工参数对磨削力的影响50-59

4.2.1 磨削深度对磨削力影响50-53

4.2.2 工作台进给速度对磨削力的影响53-55

4.2.3 砂轮线速度对磨削力的影响55-57

4.2.4 磨削参数对磨削力的影响57-59

4.3 磨削力比特点59-62

4.4 单颗金刚石磨粒所承受的载荷特点浅析62-66

4.4.1 单颗金刚石磨粒的最大切削深度62-63

4.4.2 磨削历程中单颗金刚石磨粒所承受的法向载荷和切向载荷63-64

4.4.3 单颗金刚石磨粒承受的切向力和法向力随加工参数的变化情况64-66

4.5 磨削比能特点浅析66

4.6 本章小结66-68

第5章 细粒度钎焊金刚石砂轮磨削表面浅析68-78

5.1 实验条件68-69

5.2 表面质量评价69-75

5.2.1 磨削参数对表面粗糙度的影响69-72

5.2.2 工件磨削表面形貌浅析72-75

5.3 本章小结75-78

第6章 结论与展望78-80

6.1 结论78-79

6.2 展望79-80