铁氧体磁轭零件精密磨削加工技术研究 第2页
Technique of Precision Grinding on Ferrite Yoke Parts ABSTRACT
In this thesis , the surface roughness, hardness, micro-defects of ferrite ceramic materials were studied, combined with grinding parameters such as wheel speed, grinding depth and workpiece speed and make use of the single factor and orthogonal tests of the different grinding parameters on the laws of surface roughness, hardness, micro-defects and so on. The process parameters were optimized to reduce the grinding surface roughness, for the basis of ferrite components grinding, grinding surface morphology of the ferrite was observation by electron microscopy and analyse the materials removal mechanism of grinding.
1）Ferrite grinding surface roughness Ra was smaller when the wheel grinding speed vs increase, and largen with the workpiece speed vw or grinding depth ap was increased, By the orthogonal tests can be seen that surface grinding in the grinding wheel speed vs and workpiece speed vw have greater impact on the surface roughness,but grinding depth ap was little.
2）Grinding process parameters effect on ferrite surface hardness is not significant, the hardness after grinding is greatly influenced by the grinding temperature, less affected by the grinding force. The higher hardness of the workpiece when the low wheel speed, higher workpiece speed and grinding depth.
3）Ferrite grinding surface mainly formed by the continuous or discontinuous cutting streak, brittle fracture and plastic deformation zone. In the smaller workpiece speed vw , grinding depth ap and larger wheel speed vs , the material was easy to remove by plastic deformation and obtain better surface quality.
4）The grinding of ferrite components, it is also prone to cracking, chipping phenomena, mainly due to the high material hard and brittle and excessive force, choosing reasonable parameters and grinding wheel dressing can be avoided.本文来自辣'文*论-文|网
Key words：ferrite; surface roughness; parameter optimization; Microhardness; Microdefects
摘要
本文对铁氧体陶瓷材料磨削表面粗糙度、显微硬度、微观缺陷等方面进行了试验研究，结合砂轮磨削速度、磨削深度、工件速度等磨削工艺参数的单因素试验和正交试验，分析了不同磨削参数对表面粗糙度、显微硬度、微观缺陷等的影响规律，优化了工艺参数，为铁氧体零件磨削加工参数的确定提供了依据,并通过电镜观察磨削表面形貌，结合铁氧体的磨削去除机理进行了分析。主要结论有：
1）铁氧体磨削表面粗糙度值Ra大体上随砂轮磨削速度vs的增加而变小，随工件速度vw及磨削深度ap的增大而增大；由平面磨削正交试验可以看出，平面磨削中砂轮磨削速度vs和工件速度vw对工件表面粗糙度影响较大，磨削深度ap对其影响较小。
2）磨削工艺参数的改变对铁氧体表面显微硬度的影响并不显著，铁氧体磨削后显微硬度受磨削温度的影响较大，受磨削力的影响较小；在较低的砂轮磨削速度、较高的工件速度和磨削深度下，工件的显微硬度稍高。
3）铁氧体磨削表面主要由连续或不连续的切削痕迹，脆性断裂形成的凹坑以及塑性变形区构成；在较小工件速度vw和磨削深度ap以及较大砂轮磨削速度vs下，材料容易以塑性变形方式去除，从而可获得好的表面质量。毕业论文
http://www.751com.cn4）铁氧体零件磨削加工中还容易出现裂纹、崩边等现象，主要由于材料的高硬脆性和磨削力过大所致，通过合理选择磨削参数和修整砂轮可以尽量避免。
关键词：铁氧体；表面粗糙度；参数优化；显微硬度；微观缺陷3)工程陶瓷材料的磨削机理研究现状
要实现对工程陶瓷材料的低损伤、高效率磨削，就必须对陶瓷材料的磨削机理有清楚的认识。陶瓷磨削大多使用了压痕断裂力学模型或切削加工模型近似处理。通过多年的研究，人们发现陶瓷材料的去除方式主要有脆性去除、粉末化去除和塑性去除方式。并且各种去除方式之间有一定的联系[1,5]。
（1）压痕断裂力学模型
压痕断裂力学模型最早由Lawn.B.R和Swain.M.V[6]在1975年提出，他们通过建立压痕断裂力学模型来模拟陶瓷磨削过程，进而研究陶瓷的磨削机理，提出了应力强度因子的概念，通过多年研究指出：陶瓷材料的去除机理通常为裂纹扩展和脆性断裂，而当材料硬度降低，压痕半径小时，摩擦剧烈，并且当载荷比较小时，就会出现塑性变形。
（2）切削加工模型
1987年，日本庆应义塾大学的Inasaki.I[7][7]提出，陶瓷材料以不同的方式被去除，依赖于材料上缺陷的大小和密度，诸如裂纹和应力场的大小。海野邦昭[8]也指出，陶瓷材料的去除机理受到高温强度的影响。另外，1989年美国麻省理工学院的Malkin.S[9]提出了另外一种研究陶瓷磨削机理的方法，即加工观察法。1994年，日本庆应义塾大学的Rentsch.R[10]首次将分子动力学方法用于磨削机理的研究。1999年，德国的Warnecke.G[11]将有限元方法应用到磨削机理的研究中。
4）陶瓷材料的去除方式
（1）材料脆性去除机理
脆性去除主要有晶粒去除、材料剥落、脆性断裂、晶界微破碎等。1990年K.Subramanian等指出在晶粒去除过程中，材料是以整个晶粒从工件表面上脱落方式被去除的。这种材料去除机理发生同时伴有材料的剥落去除方式，而剥落去除方式是陶瓷材料磨削中十分重要的去除机理。1992年，D.W.Richerson提出在材料剥落去除机理中，材料是因磨削过程中所产生的横向和径向裂纹的扩展而形成局部剥落块来去除的，但裂纹的扩展会大大降低工件的机械强度。1996年Jahamir.S等人对氧化铝、碳化硅等陶瓷材料的加工表明，在陶瓷磨削过程中晶界微破碎和材料晶粒状位错在材料的去除过程中也起了关键作用[1,12]。
（2）材料粉末化去除机理
在精密磨削过程中，当磨削深度在亚微米级时,碎裂和破碎机理不会发生，此时可能发生材料粉末化现象。材料粉末机理是磨削过程磨粒引起的流体静态压应力所包围的局部剪切应力场所引起的晶界和晶间微破碎的结果,陶瓷材料晶粒因粉末化去除被碎裂成更细的晶粒，并形成粉末域。
（3）材料塑性变形去除机理
在一定的加工条件下，任何脆性材料能够以塑性流动的方式被去除，压痕断裂力学模型预测了产生横向裂纹临界载荷，在低于这一临界载荷加工条件时，材料去除将以塑性变形去除为主。1988年，美国北卡罗来纳州立大学的Bifano.T.G[13]通过各种脆性材料在精密磨床上的切入式磨削试验，证实了陶瓷材料的塑性去除机理，并提出了陶瓷材料的延性域磨削的概念。1996年，Malkin等进行的研究则进一步说明，高速磨削中的表面破碎减少和塑性流动的显著增加可能与较高温度下所形成的玻璃相有关。
另外，国内对陶瓷磨削机理也进行了深入的研究。天津大学、清华大学、国家建筑材料研究院成为我国最早从事陶瓷加工技术的研究院所[12]。1991年，东北大学郑焕文、蔡光起教授对含铝金属陶瓷进行磨削试验，通过测定比磨削力、磨削能和磨削比，以及使用SEM对陶瓷表面和磨削区域进行观察，探索了金属陶瓷材料的去除机理[14]。2002年，天津大学林滨将宏观断裂力学及微观断裂物理相结合，根据位错产生微裂纹机制，对磨削过程中微裂纹的形成采用塞积模型来描述，并从能量平衡的角度讨论了微裂纹的稳定性及临界裂纹尺寸[15]。另外装甲兵工程学院的田欣利，天津大学的于思远、于爱兵、林彬，湖南大学的周志雄，邓朝晖等学者在工程陶瓷材料的磨削机理和磨削特性等方面也做了相应的研究。
5.工程陶瓷材料的磨削特性本文来自辣'文*论-文|网
与金属材料相比，工程陶瓷材料熔点高，弹性模量、硬度和高温硬度高等特点，在陶瓷磨削过程中表现出一些与磨削金属材料不同的特点，主要反映在磨削力和磨削力比、比磨削能、表面粗糙度、表面残余应力等方面[1,12]。另外，还应考虑加工成本和效率等问题。1）磨削力与磨削力比
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