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精密金剛石砂輪多顆粒磨削機理和工件表面形成的研究


    對精密(precise)金剛石砂輪磨削機理的研究(research),目前主要集中在多顆粒磨削機理的研究(research)、工件表面形成的研究、影響(influence)超精密(precise)磨削因素(factor)的研究等方面。金剛石砂輪是以金剛石磨料為原料,用金屬粉、樹脂粉、陶瓷和電鍍金屬作結合劑,制成的中央有通孔的圓形固結磨具,具有高強度、耐熱性能好、切削鋒利、磨削效率高、磨削過程中不易發熱和堵塞、熱膨脹量小的優點。金剛石砂輪工作層又稱金剛石層,由磨料、結合劑和填料組成,是磨具的工作部分。過渡層又稱非金剛石層,由結合劑、金屬粉和填料組成,是將金剛石層牢固地連接在基體上的部分。

    精密(precise)金剛石砂輪在磨削脆性材料(Material)時,由于具有隨機幾何形狀的磨粒參與磨削,因而在磨削過程(guò chéng)帶有隨機性,故其磨削機理很復雜。金剛石砂輪工作層又稱金剛石層,由磨料、結合劑和填料組成,是磨具的工作部分。過渡層又稱非金剛石層,由結合劑、金屬粉和填料組成,是將金剛石層牢固地連接在基體上的部分。工件表面的形成可以看成是各個獨立磨粒參與磨削結果的總和。但學者們一致認為,脆性材料(Material)的材料(Material)篩除方式方法可分為兩種:脆性斷裂(fracture)和延展性磨削。脆性斷裂(fracture)是由于磨粒對工件表面的擠壓使工件表面形成微小的中央裂紋和側向裂紋,側裂紋的擴展使材料(Material)破碎,從而實現材料(Material)的篩除,如圖7所示;延展性磨削所形成的切屑與磨削金屬材料(Material)切屑形成類似,磨削過程(guò chéng)包括(bāo kuò)切屑形成、耕犁(隆起)、滑擦(滑動和摩擦)等現象,延展性磨削示意圖。上述的各種磨削行為最終構成了工件的表面狀態。此外,在磨削過程中,砂輪磨粒具有隨機幾何形狀和大小,它們與工件表面接觸壓力各不相同,形成了不同的切削深度。隨著切削深度和磨削力的增加,晶體位錯增多并向工件內部擴展,從而產生應力集中,使亞表面產生微小裂紋,導致(cause)亞表面損傷SSD( Sub Surface Damage)。

    清華大學王先遴教授分析(Analyse)了磨粒在磨削過程(guò chéng)中所發生的現象,他指出,由于有些磨粒在砂輪表度突出比比較高,比較鋒利,當獲得足夠大的切削深度匡時候,就可以形成切屑;有些磨粒在砂輪表面突出不夠高,不夠鋒利,在工件表面產生耕犁,形成犁溝;有些磨粒在砂輪表面突出高度和鋒利程度很低,只能在工件表面產生滑擦;分布在砂輪上的有些磨粒,凸出高度很小,且無刃口,只能擠壓工件表面的輪廓尖峰,形成塑性變形。
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