铁氧体磁轭零件精密磨削加工技术研究 第4页

铁氧体磁轭零件精密磨削加工技术研究 第4页
为了探究磨削对工件残余应力的影响，1978年英国的Cherkasov.V.I[24]对铁氧体磨削温度进行了测量，发现磨削温度在20℃-400℃时对残余应力有重要影响。1988年美国的Chandrasekar.S[25]等对铁氧体磨削表面残余应力进行了研究，提出了两种减少残余应力的措施：退火和化学渗透。此基础上，研究了这两种方法对多种具有不同机械物理特性的铁氧体表面残余应力的影响，分析了其对表面残余应力的控制机理。
另外在特种加工研究方面，国内外学者也进行了探索研究。1994年日本的Mizuno，Masahiro[26]等对锶铁氧体进行了超声振动磨削，结果表明大大提高了表面质量，降低了切削力，减少了损伤，提高了磨削加工的精度。国内，华北工学院辛志杰等[27]进行了超声振动珩磨技术研究，开发出了超声振动珩磨装置。此项技术在高效率光整加工陶瓷等硬脆材料中具有很大潜力。天津大学提出超声波磨削加工能够综合超声波加工和高速磨削加工的特点，可改善工件的表面质量，对陶瓷材料的微孔加工有重要价值。1997年田大庆，梁德沛[28]对铁氧体进行了振动磨削试验，得到良好的加工表面。2001年重庆大学的张毅等[29]对铁氧体材料进行了振动磨削试验，分析了振动夹具磨削铁氧体零件时影响表面粗糙度的主要因素。1995年，哈尔滨工业大学袁哲俊教授等与日本理化院合作，在国内率先开展了ELID研究，并成功研制出ELID磨削专用的脉冲电源、磨削液和砂轮，在国产机床上开发出对平面、外圆和内圆进行在线电解修锐磨削的装置。2004年，对铁氧体、光学玻璃、陶瓷等硬脆材料进行了ELID磨削，对磨削力进行了分析，分析指出在同样的磨削条件下，采用ELID磨削技术时的磨削力约为使用树脂结合剂砂轮磨削力的2/5-3/5，有利于避免工件的破损，保持表面的完整性[30]。2007年，又对微波铁氧体基片进行了高效磨削技术（ELID）研究，研究表明ELID磨削方法适用于铁氧体基片的高效磨削，在保证表面质量的同时，大幅提高了生产效率[31]。
1.4研究内容及研究方案毕业论文http://www.751com.cn
1.4.1研究内容
（1）针对铁氧体材料磨削特点对砂轮参数进行选择；
（2）进行磨削试验设计，分别对铁氧体材料进行单因素和正交磨削试验，分析试验数据，研究磨削工艺参数对表面粗糙度，显微硬度及微观缺陷的影响规律，优化铁氧体磨削加工工艺参数；
（3）结合试验结果，分析铁氧体磨削机理；
（4）分析磨削试验中存在的问题。
1.4.2研究方案
本文是对铁氧体零件磨削工艺进行分析的基础上对铁氧体陶瓷材料的精密磨削工艺进行试验研究，具体的研究方案如图1-2所示。
图1-2 研究方案示意图具体技术路线如下：
1）根据铁氧体材料的特点选择砂轮参数
（1）磨料的选择
由于金刚石硬度高、耐用度高、锋利，所以磨出的工件一致性好，精度高，表面粗糙度小，磨削时不易挤碎工件，磨削效率高，且进过多年的实践，也证明其适合工程陶瓷等硬脆材料的磨削加工，故本课题选用金刚石砂轮对铁氧体进行磨削试验。
（2）结合剂的选择本文来自辣'文*论-文|网
树脂结合剂本身弹性好，有抛光作用，自锐性能良好，不易堵塞；一次修整后很少再修整，磨削效率高，磨削粗糙度低，磨削温度低，所以本课题选用树脂结合剂的金刚石砂轮进行磨削试验。
（3）粒度、浓度的选择
在满足铁氧体零件的粗糙度要求的前提下，尽量选用较粗粒度，以求提高磨削效率。而浓度则要根据结合剂、粒度大小和粗糙度的要求进行选择。本课题中选用粒度200#，浓度50%的树脂结合剂金刚石砂轮对铁氧体工件进行平面精磨试验；在成型磨削试验中，粗磨选用粒度180#，浓度100%的树脂结合剂金刚石砂轮进行圆弧槽的磨削；精磨选用粒度220#，浓度50%的树脂结合剂金刚石砂轮进行圆弧槽的磨削。
2）对铁氧体材料进行平面磨削及成型磨削试验，利用单因素和正交试验相结合的方法进行分析，涉及的磨削工艺参数主要有：砂轮磨削速度vs、工件速度vw、磨削深度ap以及轴向进给量f。表面粗糙度的正交试验选用4因素3水平正交表，即按照表1-1所示的正交表进行试验设计[32]。
3）对试验结果进行分析，分别研究磨削工艺参数对表面粗糙度、显微硬度、微观缺陷等的影响规律，优化磨削工艺参数，并结合铁氧体的磨削机理对试验结果进行分析。
表1-1正交试验表（34）     因素水平
试验组 A B C D 表面粗糙度值Ra
1 1 1 1 1 
2 1 2 2 2 
3 1 3 3 3 
4 2 1 2 3 
5 2 2 3 1 
6 2 3 1 2 
7 3 1 3 2 
8 3 2 1 3 
9 3 3 2 1
4）针对铁氧体平面磨削及成型磨削试验结果，还讨论了除磨削工艺参数外等因素对工件磨削的影响以及对崩边等缺陷进行了简要分析，并讨论了试验中遇到的问题。
 
第2章  铁氧体陶瓷材料磨削表面粗糙度试验研究
工程陶瓷用做结构件时，虽然材料本身性能和缺陷对强度有决定性影响，但良好的加工表面质量可使表面缺陷减少到最小程度，对零件间的配合可靠性、摩擦与磨损、接触刚度与接触强度等方面都有重要作用。表面粗糙度越大，抗弯强度越小。因此，表面粗糙度一直是衡量零件质量的指标之一[12]。
2.1铁氧体陶瓷的磨削特点
工程陶瓷类材料作为典型硬脆材料，对切削力和切削热都十分敏感，其切削过程表现为典型的脆性断裂过程[33]。毕业论文http://www.751com.cn
1）材料去除是由磨粒在加工瞬间产生的所有微观变形的破碎累积完成的。当切削刃接触工件形成的应力场比缺陷尺寸小时，材料主要通过塑性变形去除；当应力场大于缺陷尺寸时，主要通过脆性微裂纹破碎去除。
2）磨粒切入工件产生的压应力和摩擦热会使磨粒下方的材料产生局部塑性流动，在已加工表面上形成变形层。同时，由于磨粒作用的载荷超过产生裂纹的临界载荷，便在已加工表面上产生中央裂纹和横向裂纹。横向裂纹有时会扩展至自由表面，使一部分材料去除，但大部分材料是靠磨粒前刀面压溃去除的。
3）陶瓷材料的磨削分为三个阶段，即弹性滑擦、塑性变形和脆性断裂。弹性滑擦是切削深度很小时，磨粒与工件之间仅作弹性接触滑动，此时不产生切屑。塑性变形是指弹性变形和塑性流动造成少量磨屑和形成磨削表面的过程。脆性断裂是形成切屑的主要机理，是磨粒给工件施加作用，使其产生裂纹，进而产生局部破坏形成切屑的过程。
陶瓷工件材料的特性如其强度、硬度和断裂韧性是控制其材料去除中脆性断裂和塑性变形的主要因素，当然其它因素诸如磨粒切削深度、砂轮及其修整条件、机床刚度等，也会影响陶瓷零件磨削加工中材料去除机理。
下面采用单因素试验和正交试验相结合的方法来分析选定的磨削工艺参数对表面粗糙度的影响以便对磨削工艺参数进行优化。
2.2铁氧体陶瓷磨削表面粗糙度单因素试验
磨削表面粗糙度与砂轮单位面积磨粒数、磨粒分布及其切削痕迹有关。由于磨粒切削刃不会分布在一个理想的圆周表面上。磨削时，这些错开的磨削刃所形成的切痕，最终将形成磨削表面粗糙度。其中沿磨削方向的粗糙度主要由磨粒切削后所留下的痕迹形成；而沿横向的粗糙度则主要由磨削时磨粒在表面所产生的沟槽形成。
单因素试验可以使我们更清楚地看到每个磨削工艺参数对表面粗糙度的影响趋势，也为正交试验设计选择参数提供了参考。

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