双端面磨削氧化铝陶瓷金刚石砂轮研究(二)

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双端面磨削氧化铝陶瓷金刚石砂轮研究(二)

2015-10-31 | 发布者: | 栏目:双端面磨床问题

双端面磨削氧化铝陶瓷金刚石砂轮研究(二)

陶瓷结合剂金刚石砂轮双端面磨削氧化铝陶瓷实验:
   实验设备:
      SP-3双端面磨床,该磨床有两个磨削工位,一个砂轮置于上部该磨床有两个磨削工位,一个砂轮置于上部且可换位,两个砂轮定心于下部。
     工件为99.5%的圆柱状纯氧化铝陶瓷,外径12/16英寸,内径7/16英寸,高度1/2英寸。24个工件每三个一组,同事双端面磨削每个工件的两个端面。每个工件的原始高度、每个端面的原始表面粗糙度和有关精度参数一一记录,并且每个工件上下端面的表面粗糙度值分别取平均值。

    行星轮的作用是引导位于反向旋转的上下两个砂轮之间的工件作行星运动。复杂的行星运动形成摆线轨迹,工件的两个平面同时被加工。
     工具包括两篇陶瓷结合剂金刚石砂轮,P级硬度,金刚石平均粒度为9μm,100%浓度。每篇砂轮在完成4轮实验后用碳化硅石油修整约2分钟。
       其他工具有:形状精度干涉测量仪,表面粗糙度数显仪,数显测速表,精密电子天平,用作冷却液分散器的手动泵。
冷却液为5%浓度的合成液,冷却液被充分的喷在砂轮表面,并在第一组12个样品加工完成后自然晾干。第一组样品为湿磨粗加工,第二组样品为干磨精加工。
实验方案
     表1是关于本实验过程输入和输出参数的说明、范围和实验值。如表1所示,进行两组磨削实验:第一组12个实验为粗磨,磨削方式为湿磨,时间为2分钟。第二组12个实验为精磨,磨削方式为干磨,时间为3分钟。两组实验中各12个实验的顺序是随机的,而时间参数是确定不变的。压力参数是定性的,其“高”、“低”分别对应三种砂轮速度:3.104和10.348psi对应于60rpm,1.035和10.348psi对应于125rpm,1.035和3.104psi对应于200rpm。
陶瓷双端面磨削参数
结果与讨论:
1.磨除率
磨除率(MRR)采用重量法来评价。每个工件在被加工前后都用精度为0.1mg的HR-120型电子天平称重,每次都要用喷水器清洗、超声波去毛刺和压缩空气喷干。MRR根据以下公式计算:
       (1)
公式中ρ是氧化铝的密度(3.984g/c㎡),dw/dt是加工期间中间重量的差值。
分析MRR的变化(以0.05为显著等级)发现,加工时间对MRR的影响显著,砂轮速度的影响次之,行星速度和工件所受压力的影响不明显。
相对于加工时间2分钟和5分钟,MRR的平均值分别为(cu.in/min),标准偏差为(cu.in/min)。标准偏差的离散度随加工时间的延长而迅速第减低表明了加工过程的稳定性和实验设计的合理性。
      图5、6、7是不同砂轮速度、行星轮速度、和压力下MRR的平均值随时间的变化情况,可以看到MRR值随时间的延长而下降,这可能是由于磨削过程中砂轮表面的形貌发生变化所致。由此表明,去除余量随时间的下降取决于砂轮特性和加工条件。行星轮速度对MRR值形影不大,因为在给定的加工时间内不同行星轮速度下的MRR值几乎相同。此外,在不同行星轮速度下MRR值随时间的变化及其相似。随时间的延长,不同行星轮速度下的MRR值趋于一致。
双端面磨削MRR值与时间关系
       压力对MRR值有一定的影响。当单颗磨粒上的负荷增加时对MRR值趋于下降,因为对于给定的总负荷和砂轮浓度来说但颗磨粒上的符合增加将导致少数磨粒划伤工件表面。不同行星轮速度下MRR随时间的变化相当稳定。
表面粗糙度(Ra)
     表面粗糙度的变化分析以0.01为显著等级。分析结果表面,砂轮速度对表面粗糙度的影响显著,而行星轮速度、压力则没有影响。此外,还发现加工时间对表面粗糙度有显著的影响。图8至图12的曲线反应了不同砂轮速度、行星轮速度、压力下Ra值随时间的变化。统计分析表明,Ra值岁加工时间延长而改变。这可届时为砂轮表面随磨削时间的变化,因为表面粗糙度是磨粒轨迹重叠的结果。这告诉我们表面粗糙度并不能无限制的改善,而只能趋于小的临界值。
表面粗糙度与时间关系
       可以看到经过头2分钟的磨削后Ra值成双倍的改善,即从26.3微英寸(0.668μm)减小到10微英寸(0.254μm),再经过3分钟的精磨加工后几乎又有双倍的提高,即减小到0.164μm,相应的标准偏差分别有0.13μm、0.09μm和0.05μm。要注意的是标准偏差的减少随加工时间的延长而分散。
       切屑和砂轮磨蚀粉粒易于集聚在下部砂轮的工作表面上,因此,工件正面的表面粗糙度总是要略优于背面。总之,正面的平均粗糙度提高5.5倍,而背面只提高4倍。
  砂轮对Ra有一定的影响,这可能是对砂轮和工件之间的相对运动增加有关,砂轮速度越高粗糙度越好,有趣是粗磨阶段。要获得较好的Ra值,应该选择的砂轮速度。
       行星轮速度对Ra值没有影响。
    压力有一定的影响,可能是磨粒切入工件的深度有关,压力越低粗糙度越好,特别是精磨阶段。正如直觉所望,压力越低粗糙度越好,尤其是粗磨加工后。要获得较好的Ra值应尽可能地保证低的压力。


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