金属基金刚石砂轮的电火花修锐机理VIP免费

第37卷增刊I2008年1月稀有金属材料与工程RAREMETALMATERIALSANDENG1NEERINGVo1．37，Supp1．1January2008金属基金刚石砂轮的电火花修锐机理蔡兰蓉，贾妍，胡德金(上海交通大学机械与动力工程学院，上海200030)接要：对电火花放电作用下砂轮表面结合剂材料的去除机理进行了分析。在电火花成形机床上进行电火花修锐青铜结合剂金刚石砂轮的试验，在VH．800三维数字显微镜观察电火花修锐前后金刚石砂轮表面的微观形貌，考察了砂轮修锐前后表面峰点高度分布的变化，比较了不同放电参数作用下的修锐效果。实验证明电火花放电技术可应用于金刚石砂轮的修锐，电火花放电对金属结合剂金刚石砂轮进行修锐时存在一个合适的修锐参数范围，在这个范围内，修锐可以获得较好的效果。关键词：金刚石砂轮；电火花；修锐：机理中图法分类号：TG580．61文献标识码：A文章编号：1002—185X(2008)S1-048—04随着工业发展的需要以及材料科学的不断突破和创新，许多新材料特别是难加工材料(如硬质合金、工程陶瓷、光学玻璃和钛合金等)以其高硬度、高强度、耐磨损、耐腐蚀以及质量轻等优良性能在机械电子、航空航天等领域上得到了广泛的应用。对这些难加工材料尽管存在多种加工方法，但最实用的加工方法仍是用超硬磨料砂轮(CBN和金刚石砂轮)进行粗磨、精磨、以及研磨和抛光ll】。金刚石砂轮具有优异的磨削性能，抗磨损能力强，在硬脆有色金属和工程陶瓷、硬质合金等高硬度、高脆性非金属材料的磨削加工中得到了广泛应用。但由于金刚石磨粒是迄今为止最硬的材料，修整非常困难，在一定程度上限制了它的应用。因此，对超硬磨料砂轮精密修整技术的研究，是目前国内外在精密加工技术领域中重点研究课题之一。金刚石工具修整法、普通砂轮磨削法和磨削软钢法等传统方法存在修锐效率低、修锐成本高、修锐次数频繁和操作环境恶劣等明显缺点，各国学者竞相开展超硬磨料砂轮新修整技术的研究。主要进展表现在：一方面对传统的修整方法进行改进，开发了杯形砂轮磨削法、游离磨料喷射法和弹性超声修锐法等；另一一方面，将特种加工方法引入砂轮修整，开发出了电加工修整法和激光修整法[2】。电火花修整技术作为一种非接触修整法，避开修整工具直接作用和接触超硬磨粒，基于电化学、热的熔化和气化机理去除砂轮结合剂，无疑是很有发展前途的修整技术，但需进一步深入开展修整机理研究。本文将着重研究金刚石砂轮的火花放电修锐机理。1原理电火花砂轮修整技术是Suzuki和Uematsu【3】首先提出的一种成本低廉、实用性强的超硬磨料砂轮修整技术。在电火花修整金刚石砂轮过程中，脉冲电压加到修整电极和金刚石砂轮之间，在当时条件下相对某～问隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质，在该局部产生火花放电。如果放电点局部区域的功率密度足够高，产生的瞬时高温就可以同时使砂轮表面的金刚石磨粒和结合剂材料熔化甚至气化，形成放电凹坑。在重复放电过程中，放电凹坑相互重叠，逐渐将砂轮修整到所需形状。由于金刚石砂轮的金刚石磨粒是非导电体，火花放电不会在工具电极和磨粒之间发生，所以火花放电修整可以有选择地蚀除金属结合剂，使金刚石磨粒露出结合剂表面并形成的突出高度，从而实现对砂轮的修锐。此外，金刚石和金属结合剂材料在热物理性能方面的差别很大。以青铜结合剂金刚石砂轮为例，金刚石的热传导率为20W／cm·K，是青铜结合剂的20倍；其热扩散系数为3．114cm2．s一，是青铜结合剂的3倍；而且金刚石的熔点是3700~4000℃，远远高于结合剂材料。在相同的热流密度作用下，金刚石磨粒的温度大大低于青铜结合剂的温度。因此，可以通过控制放电参数选择性地去除砂轮表面的结合剂材料，而不损伤金刚石磨粒，使砂轮表面具有一定的磨粒突出高度和容屑空间。另一个磨粒突出的效果来收稿日期：2007—09．23基金项目：教育部博士学科点专项科研基金资助(20060248031)作者简介：蔡兰蓉，女，1972年生，博士生，上海交通大学机械与动力工程学院，上海200030，电话：021．62932360维普资讯http://www.cqvip.com增刊1蔡兰蓉等：金属基金刚石砂轮的电火花修锐机理·49·自放电爆炸形成的冲击波和放电爆炸后形成的真空负压使砂轮表面容...