声光调QYAG脉冲激光修锐和整形青铜金刚石砂轮

用yag脉冲激光对青铜结合剂金刚石砂轮进行修锐试验研究,为改善激光修锐效果,提出辅助交叉吹气的方法,实验研究了激光功率密度和离焦量对结合剂去除效果的影响.对修锐后的砂轮表面形貌显微观察表明,辅助交叉吹气方法有助于磨粒的暴露,有明显的修锐效果.同时,对修锐砂轮的磨削力测量结果表明,修锐后法向磨削力比修锐前下降10%～15%,切向下降5%～7%,比单独同轴吹气下降3%～5%,提高了砂轮的磨削性能.该结果为金属结合剂超硬磨料砂轮的激光修锐应用提供了理论与试验依据.

采用光栅光谱仪对脉冲光纤激光修锐青铜金刚石砂轮过程中产生的等离子体空间分辨发射光谱进行了测量.研究了500—600nm波段范围内的等离子体空间发射光谱强度随激光平均功率和脉冲重复频率的变化情况.结果表明:等离子体辐射光谱强度在其径向膨胀方向上距离砂轮表面约2.4mm处达到最大值.在局部热力学平衡假设条件下,根据等离子体中六条铜原子谱线的相对强度,利用boltzmann图法,计算得到在不同激光功率和重复频率条件下的等离子体电子温度沿砂轮径向方向的分布规律.实验结果表明:在激光修锐青铜金刚石砂轮过程中,距离砂轮表面约3mm处等离子体电子温度出现峰值,其温度最高可达4380k,且等离子体电子温度随着激光参数和空间位置的改变呈现出不同的演变规律.

为了寻求超硬磨料砂轮的修锐新方法,采用脉冲光纤激光径向辐照,对青铜结合剂金刚石砂轮进行了修锐试验研究。理论分析了脉冲激光修锐青铜结合剂金刚石砂轮的基本原理;借助超景深3维显微系统和粗糙度测试仪,获得了脉冲光纤激光烧蚀青铜结合剂轮烧蚀凹坑的表面形貌和深度,总结了激光平均功率、脉冲重复频率和离焦量等参量对烧蚀效果的影响规律;根据试验结果选择最佳工艺参量(pm=20w,f=70khz,δ=0.0mm),开展了激光修锐青铜结合剂金刚石砂轮的试验,并采用超景深3维显微系统对修锐后的砂轮表面形貌进行观测。结果表明,在合理工艺参量下,脉冲光纤激光径向辐照修锐青铜结合剂金刚石砂轮,可获得良好的修锐效果。

利用自行研制的声光调qnd:yag激光器,对青铜金刚石砂轮进行修整试验。用光学显微镜观察修整后的砂轮表面,得到砂轮形貌随修整参数变化关系。对激光修整后的砂轮进行高速磨削试验,得出了砂轮磨削力和试件表面粗糙度随激光修整参数变化的关系。与碳化硅滚轮修整法进行对比试验,结果表明,合适的激光参数修整后,青铜结合剂金刚石砂轮对氧化钇部分稳定氧化锆材料的磨削力小于碳化硅滚轮修整。

对不同激光参数条件下脉冲光纤激光修锐青铜金刚石砂轮过程中产生的490~600nm波段范围内的等离子体空间分辨发射光谱进行了研究。在局部热力学平衡条件下,根据测得的等离子体谱线信号的相对强度,利用boltzmann图法和stark展宽法分别计算得到等离子体电子温度和电子数密度值,并对激光单脉冲能量、距砂轮表面的探测距离等因素对等离子体电子温度和电子数密度的影响进行了研究。实验结果表明,激光修锐产生的等离子体电子温度和电子数密度随探测距离的增加近似呈lorentz分布,随激光单脉冲能量的变化近似呈指数规律增长。在此基础之上,进一步计算了等离子体逆韧致吸收系数,并总结其随探测距离和激光单脉冲能量的变化规律。

基于激光与物质的相互作用,针对声光调qyag脉冲激光修整青铜金刚石砂轮开展研究。建立了单脉冲激光烧蚀青铜和金刚石温度场的有限元模型,模拟了不同激光功率密度作用下青铜和金刚石的温度分布。借助温度场云图得到了可供修整试验参考的激光参数:适用于修锐的脉冲激光功率密度范围为1.66×107~7.5×107w/cm2;适用于整形的脉冲激光功率密度范围为9.95×107~3.52×108w/cm2,并从中选取典型参数进行修整试验,获得了良好的砂轮表面形貌。在仿真和试验的基础上,进一步分析了脉冲激光修整青铜金刚石砂轮的机理。

对使用青铜基金刚石砂轮片切削光学玻璃时,出现的截面质量逐渐下降甚至最终出现大量边缘破损的现象进行了分析,揭示了青铜基砂轮随着使用时间的增加,因无法"自锐"而"堵塞"、进而变得钝化是此种现象的根本原因。在此基础上,结合实践经验和相关试验,提出了相应的解决方法,并对这一方法的机理展开研究。

本文系统地探讨了青铜结合剂金刚石砂轮的电解修整机理及电解液在修整过程中的作用。并着重讨论电解修整工艺和参数对修整效果的影响,及磨粒突出高度对磨削力和磨削表面质量等的影响。

电解修整青铜结合剂金刚石砂轮工艺

青铜结合剂人造金刚石砂轮型面成型性好,强度高,有一定韧性。用它精密加工工程陶瓷,具有砂轮导热性能好、磨削比大、修整方便等优点。但由于青铜结合剂金刚石砂轮的整形较难,影响磨削力及磨削

近几年来,随着高速磨削和超精密磨削技术的快速发展,对金刚石砂轮提出了更高的要求,陶瓷以及树脂结合剂的砂轮已经不能满足现代生产的需要。而金属结合剂砂轮因其具有把持力强,结合强度高、耐磨性好、成型性能好、寿命长、能承受较大的磨削压力等特点,在工程陶瓷、光学玻璃、硬质合金等难加工材料的磨削加工中得到了广泛应用。本文对金属结合剂金刚石砂轮应用特点及修整方法进行了研究和探索。

介绍了一种科学的金刚石砂轮磨削性能实验检测方法,并对检测过程进行了详细的说明,为金刚石砂轮工艺配方研究者和生产商提供了一种可行的砂轮磨削性能检测方法,破解了长期困扰砂轮配方工艺研究者的———砂轮的耐磨性和锋利度无法量化测定的难题。

金刚石砂轮片制造技术

上海砂轮厂是我国生产磨料磨具品种最全的专业厂,是拥有外贸经营权的国家重点企业,也是全行业首家通过iso—9001质量体系认证的厂家,她是浦东这块热土上的一颗闪耀的明珠。上海砂轮厂生产的普通磨具,加工效率高,安全系数好,适用于金属和非金属材料的磨削、抛光、开槽和切割。产品有平形、筒形、杯形等各种形状,用于平面磨、内圆磨、外圆磨等各种磨削。磨具,按磨料、粒度、硬度、结

金刚石砂轮在工作时,第一需求是锋利,在此基础上才有工作寿命等进一步需求。而影响砂轮锋利度的原因非常复杂,包括了金刚石的品质,类型,浓度,配方设计等等,此外,与酚醛树脂的选型,固化工艺等也有很大的关系。我们通过对酚醛树脂固化机理的深入研究,提出了如何提高砂轮锋利度的改善方案,特别指出了固化工艺的重要性,并推荐了新型的填料。

针对金刚石砂轮修锐后磨粒微观出刃形貌很难评价的问题,建立了有效磨粒出刃高度、磨粒出刃角和磨粒出刃同形度的特征参数模式.采用碳化硅修整砂轮对金刚石砂轮结块进行修锐,检测砂轮工作表面的磨粒出刃高度和出刃形貌,分析磨料粒度和修锐条件对有效磨粒出刃高度、平均磨粒出刃角、磨粒出刃同形度的影响.结果表明,有效磨粒出刃高度可以反映砂轮工作表面的磨粒出刃性和等高性;#40、#80和#120砂轮的磨粒出刃角为钝角,其平均值分别为131°、111°和111°左右;磨粒出刃同形度较长宽比更能体现出磨粒出刃的完整性.此外,采用低进给深度和高工件进给速度的修锐条件可以提高有效磨粒出刃高度;较大的修锐进给深度和较粗的砂轮粒度都会使磨粒出刃角增大;进给深度越小,磨粒出刃完整性越好.因此,有效磨粒出刃高度、磨粒出刃角和磨粒出刃同形度可以作为金刚石砂轮修锐后微观出刃形貌的评价参数.

金刚石砂轮是磨削加工技术中使用最为广泛的加工工具，按结合剂的不同金刚石砂轮一般可以分为树脂结合剂金刚石砂轮、陶瓷结合剂金刚石砂轮和金属结合剂金刚石砂轮。本文旨在对近年来国内外对树脂结合剂金刚石砂轮、陶瓷结合剂金刚石砂轮以及金属结合剂金刚石砂轮的研究工作做一简单的综述，为今后通过改进工艺，将陶瓷结合剂、金属结合剂及树脂结合剂的优点加以综合，开发新型的金刚石砂轮奠定基础。

为了实现对金刚石砂轮表面形貌的非接触精密测量,开发了基于干涉原理的金刚石砂轮表面形貌专用测量系统,研究了该系统的测量原理和关键技术。根据垂直扫描白光干涉显微测量原理以及被测对象的特征,提出了适用于砂轮测量的方法,研究了系统的自动扫描范围、垂直方向的扫描方法、单次测量三维表面的恢复算法和磨粒的识别算法。结合自行设计的夹具搭建了砂轮测量系统,并对多次测量拼接算法进行了实验分析。实验结果表明:基于区域重合大小(重合度为30%~50%)的拼接算法获得的拼接前后重合区域的相关系数均大于0.8,拼接后重合区域的高度差均小于0.4μm。得到的结果显示所搭建的系统可以恢复砂轮的形貌,其测量范围和精度满足砂轮磨粒评定和分析的要求。

金属结合剂金刚石砂轮由于其结合剂的高把持强度,导致砂轮整形极其困难。微细粒度金属结合剂砂轮一般可通过机械、电火花、电化学或激光等某单一整形方式进行整形,但对于粗粒度砂轮来说,由于磨粒尺寸较大,采用上述任一种整形方式都存在一定问题。本文针对粗粒度砂轮多用于高效磨削这一特点提出了一种复合式整形方法:电火花-机械复合整形法,并阐述了该方法的整形机理;此外,还对整形精度起着重要作用的参数———放电间隙与电规准之间的关系进行了试验研究,并通过100/120#青铜结合剂金刚石砂轮的整形试验进行验证。试验结果表明,采用电火花-机械复合整形方法可以实现对粗粒度金属结合剂超硬磨料砂轮的高效整形,整形精度可达6μm以下。

在精密光学加工中,金刚石砂轮被广泛应用于精磨各种硬脆性材料。为了提高光学零件的表面质量,降低亚表面损伤,精密金刚石砂轮的制造及其光学加工工艺受到广泛的关注。综述了金刚石砂轮的结构、装夹方式、结合剂及基体的选用情况,对金刚石砂轮的静平衡和动平衡进行了分析,并提出了解决方案,运用该方案加工出的非球面零件面形精度rt<1μm,ra<0.3μm。实践证明,运用该方法加工出的零件达到了超精磨的水平,大大提高了后道工序的加工效率。

设计制备了一定规格的青铜胎块试样,在不同工艺条件下进行压制烧结。利用x射线衍射分析技术、背散射电子图像技术、x射线能谱分析技术对试样的微观组织结构进行了测试和分析;结合分析结果,对金相图谱中具有各种形貌特征的组织进行了确认和显微硬度测试,并对胎块的烧结机理进行了分析。

金刚石砂轮在使用过程中会磨损、钝化,影响磨削性能,需要定期修整。本文介绍砂轮修整原理,并给出一种砂轮修整的全自动控制方法和补偿方法。通过长时间连续自动运行,验证了该方法的实际应用效果。