电火花修锐对金属结合剂CBN砂轮表面形貌的影响
修整参数对陶瓷cBN砂轮磨削效果的影响
（ ｅａ ｎｖｒ ｔ ｏ ｃ ｎｌ ｙ Ｚ ｅｇｈ ｕ４ ０ ０ ， ｈｎ ） １Ｈ ｎ ｎ Ｕ ｉ ｓｙ ｆ Ｔ ｈ ｏ ｇ ， ｈｎ ｚｏ ５ ０ ７ Ｃ ｉａ ｅ ｉ ｅ ｏ
（ ｈｎｚｏ ｅｅｒ ｓｔｅ ｏ ｂａｉｓ＆ Ｇｉｄ ｇ，ｈｎｚｏ ５０ １ Ｃ ｉａ ２Ｚ ｅｇｈｕＲｓ ｃ Ｉ ｔｕ ｒ ｒｓｅ ａ ｈ ｎ ｉｔｆ Ａ ｖ ｒ ｉ Ｚ ｅｇｈｕ４００ ， ｈｎ ） ｎｎ
关键词
陶瓷 ｃ Ｎ砂轮 ； Ｂ 金刚石滚轮； 表面粗糙度 ； 修整参数
Ｔ ６ ； Ｇ ４ 文献 标 识码 Ｑ１４ Ｔ ７ Ａ Ｄ Ｉ 码 １ ． ９ ９ ｊｉ ｎ １０ Ｏ编 ０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ０ ６—８ ２ ． ０ ０ ０ ． ０ ｓ ５ Ｘ ２ １ ．２ ０ ６
中图分 类号
ｓｕ ｉ ｄ ｔ ｅ ｒ ｇ ｌｒｔｅ ｆｉｆｕ ｎ ｅ ｏ ｈ ｒ ｓ ｉ ｇｐａａ ｔｒ ｎ ｔ ｅ ｄ ｅ ｓｎｇｅ ｆｃ ． ｅ ｒ ｓ ｔ ｎ ｃ ｔ ｄ ｔ ａ ， ｔ ｄ ｅ ｈ ｅ ｕ ａ ｉ ｓｏ ｌ ｅ ｃ ｆｔ ｅ ｄ ｅ ｓｎ ｒ ｍｅ ｅ ｓｏ ｈ ｒ ｓ ｉ ｆｅ ｔ Ｔｈ ｅ ｕｌ ｉ ｄｉａｅ ｈ ｔ ｉ ｎ ｓ ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｄ ｅ ｓｎ ｒ ｍｏ ａ ｍｏ ｎ ｃ ｅ ｓ ｄ ｆｏ ｅ ｈ ｒ ｓ ｉ ｇ ｅ ｖ ｌ ａ ｕ ｔ ｄｅ ｒ ａ ｅ ｒ ｍ ５ ｘ Ｘ ４ ｏ Ｉｍ Ｘ ３， ｈ ｇ ｏ ｎ ｓ ｒａ ｅ ｏ ｇ ｎ ｓ ｌｍ ｔ ５ ｘ ｔ ｅ ｒ ｕ ｄ ｕ ｃ ｒ ｕ ｈ ｅ ｓ ｆ ｉ ｒ ａ ｅ ｒ ｍ ２ ｍ ｏ０． ７ Ｉｍ ，ｗｈｃ ｔｌ ｗａ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅｏ ｈ ｕｒａ ｅ ｒ ｕ ｈ ｅ ｓｒ ｑｕｒ ｍｅ ｔ ｕ ｓ ｎｃｅ ｓ ｄ ｆｏ ０． ５ ｔ ２ ｘ ｉｈ ｓｉｌ ｓｉ ｈ ａ ｇ ｆｔ ｅ ｓ ｆ ｃ ｏ ｇ ｎ ｓ ｅ ｉｅ ｎ ，ｂ ｔａ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｎ ａｉｎ，ｔｅ ｇｉ ｉ ｇ ｗｈ ｅ ’ ｒ ｉ ｇ ｌｆ ｎ ｒ ａ ｅ ｙ １ ４． ｈ ｎ ｉ ｒ ａ ｉｇ ｔ ｅａ ｉｅ ｍｏ ｅ ｎ ｈ ｏ ｅ ｓ ｔｏ ｈ ｒｎｄ ｎ ｅ ｌ Ｓｗｏ ｋ ｎ ｉ ｉｃ ｅ ｓ ｄ ｂ ／ Ｗ ｅ ｎｃ ｅ ｓｎ ｈｅ ｒ ｌｔｖ ｖ ｍｅ ｔ ｅ ｓ ｅ ｄ ｏ ｈ ｒ ｓ ｉ ｇ ｒ ｌｅ ｅ ｓ ｓ ｔ ｅ ｔ ｅ ｇ ｉｄｉｇ ｗｈ ｅ ，ｔ ｅ ｇ ｏ ｎ ｕ ｆ ｃ ｏ ｇ ｎ ｓ ｎ ｒａ ｅ ｏ ０． ５ ｐ ｅ ｆｔ ｅ ｄ ｅ ｓｎ ｏｌ ｒｖ ｒｕ ｈ ｈ ｒｎ ｎ ｅ ｌ ｈ ｒ ｕ ｄ ｓ ｒａ ｅ ｒ ｕ ｈ ｅ ｓ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｆ ｍ ３ ４ ｒ
金属结合剂金刚石成型砂轮电火花修整方法研究
CBN树脂砂轮的修整
Q形钕转换激光器（亿铝石榴石激光器）CBN树脂砂轮的修整摘要树脂CBN砂轮由于它们好的磨削性能而广泛用于工业上。
因此有必要找到一种合适的修整CBN砂轮。
本篇论文介绍一种以热作用有关的用声光Q钕转换器（石榴石转换器）修整的方法。
它不象常规的以力的作用为基础的修整方法，结合剂的结构被分析。
针对橡胶结合剂、CBN磨料、不同修整参数橡胶CBN砂轮的一种简单脉冲设备已经被实验出来了。
经过常规机械修整与激光修整的磨削力的比较说明CBN树脂砂轮更适合用激光修整，它比连续激光修整和常规机械修整方法好。
关键词激光器修整橡胶CBN砂轮Q形钕激光转换器修整机构单一脉冲1介绍一般来说CBN砂轮有三种结合剂，橡胶结合剂、金属结合剂、陶瓷结合剂。
陶瓷结合剂CBN砂轮是通过以热作用为基础的常规修整方法来修整的。
电解方法是一种适合与金属结合剂CBN砂轮的电解方法。
树脂结合剂CBN砂轮通过常规机械修整方法来修整是很困难的，有必要找到一种适合这类砂轮修整的方法。
激光作用已经表现出它在常规陶瓷砂轮修整上是一种有效的工具。
因为它是一种非接触的过程并且以热作用为基础，因此激光器修整消除了工具磨损，机械工具偏斜颤动。
砂轮的切入力和污染问题。
尽管一些关于砂轮的激光修整的研究已经被报道，但它们主要集中在常规砂轮激光修整、高频激光修整和超精磨轮的常规脉冲激光修整能够方面，尽管常规砂轮的Q—switched Y AG激光器已经被报道，但是常规砂轮用常规机械修整方法就可以修整得很好，而不必要用激光器来修整。
树脂结合剂CBN砂轮用激光器修整很容易消去树脂结合剂且不破坏或损坏CBN 磨料，从而获得一个好的表面。
激光器可以消除表面物质，但是怎样消除表面物质呢？这是一个很重要的问题。
因此有必要去考虑用那一种激光器和用那一种发射方法。
Y AG激光器用一个短的脉冲期、高的顶点功率、高的频率，并且激光器脉冲是一个小的因素。
因此，加热效果可能会降低。
当用适当的激光功率和径向发射方式并重叠蚀坑时，可以获得一个好的表面。
金属结合剂CBN磨具的特性
金属结合剂CBN磨具的特性随着高速磨削和超精密磨削技术的迅速发展，对砂轮提出了更高的要求，金属结合剂砂轮因其结合强度高、成型性好、使用寿命长等显著特性而在生产中得到了广泛的应用。
金属结合剂CBN磨具根据原料种类及生产工艺形式的不同又分为烧结型金属结合剂和电镀及钎焊型金属结合剂磨具，主要应用在高速钢刀具、PCD刀具刃口抛光磨削，汽车凸轮轴和曲轴外圆磨削等领域。
烧结型金属结合剂CBN磨具具有强度高、韧性好、导热性好、使用寿命长等优点。
根据结合剂中金属元素及合金成分的不同，又可以分为铜基、钴基、钛基和铁基等类别。
电镀和钎焊型CBN磨具是利用电镀和钎焊工艺，将单层的CBN磨粒通过银、镍或钛等金属黏结剂固结在金属基体上，这样制成的磨具磨粒裸露高度在40%以上，大大增加了容屑空间，能使磨粒在磨削时更锋利。
金属结合剂CBN砂轮与其他类型砂轮相比，具有如下几点优势：（1）单位体积内磨粒的利用率高。
与普通砂轮相比，金属结合剂CBN砂轮在单位砂轮体积中含有较少的磨粒，在相同的总切入力条件下，金属结合剂CBN砂轮的各个工作磨粒上将具有更大的切入压力，且磨料极大部分都按正常的“切削”状态工作，不正常的“摩擦”和“耕梨”状态少，因此形成的切屑较粗大。
（2）与陶瓷结合剂和树脂结合剂砂轮相比，可承受的磨削压力更高。
这是由于金刚石结合剂CBN砂轮的磨粒对工件的总压力使得CBN磨粒与工件保持紧密接触，CBN磨粒和它的结合剂支撑非常强固。
（3）可长时期地保持切削锋利性。
金属结合剂CBN磨具使用的CBN磨料，在品种和性能方面，与陶瓷结合剂与树脂结合剂磨具的CBN磨料有所不同，关于CBN磨料的选择有如下几点要求：（1）CBN磨料的强度，一般要求采用具有中等强度系列的品种。
（2）对于粒度的选择，需根据加工工序和粗糙度的不同要求，依据粗磨-半精磨-精磨的顺序，其粒度一般可在50/60~230/270的范围内选择，这些粒度相对应的加工粗糙度一般可达到Ra1.6 ~0.2。
超硬磨料砂轮修锐技术研究
力增 加 、磨削 条件恶 化及 磨削 区温度 升高 ，使工 件
表 面完整 性下 降 ，缩 短 了砂 轮 的寿命 。为 了充分 发 挥超 硬磨料 砂轮 的性 能 ，研 究 开发高 效和 高精度 超 硬磨 料砂轮 的修 整技 术意义 非 常重大 。 超硬 磨料砂 轮具 有优 良的磨削性 能 ，抗 磨损 能
料 砂 轮 具有 精 确 的几 何 形 状 精 度 ，在采 用 传 统 的
１ ． １ 磨料水射流修锐
磨 料水 射流 （ Ａ ＷＪ ） 加工在 最初 时应用 于砂 轮 的 整形 、修锐 和清洗 ，在 加工 过程 中主要依 赖 于所 采 用 的加 工参 数 。采 用该 方法会 给磨床 带来 严重 的污 染 ，因此 ，通常 在单独 的机床 上进 行 ，这 样会 降低 精度和 切 除磨粒 的数量 。由于修锐 过程 中 的切 削力 非常 的小 ，切削 热可 以忽 略 。 当轮廓 尺寸 是射流 直径 的 ２ ０倍 时， 可 以采 用磨 料 水射 流 进 行 整 形 和 修 锐 。假 如射 流 速 度 为 最 佳
精密 制造 与 自动化
２ ０ １ ３ 年第３ 期
超硬磨料砂轮修锐技术研 究
王 胜 李长河
（ 青 岛理 工大 学 机 械工程 学 院 山东青 岛 ２ ６ ６ ０ ３ ３ ）
摘 要 超硬 磨料 （ Ｃ Ｂ Ｎ和 金 刚石 ） 砂 轮具 有硬 度 高 、强度 大和 热稳 定好 等优 点 ， 目前 已经广 泛应 用在 硬脆 材料 、难
磨材料等的磨 削加工 中。但其高硬度却给修整带来 了难题 ，修整工具磨损加剧，修整质量差、效率低 、加工质量 差，不能满足精密加工的需要。为 了满足零件高的表 面质量 、精确尺寸和形状精度 的需要 ，介绍了基于束流的修 锐法、电化学和 电物理修锐法 以及 复合修锐技术等最新的超硬磨料修锐技术 ，并在实 际生产中得到验证 ，对于充 分发挥超硬磨料 的性能 ，确定加工质量和效率具有重要意义。
电火花修整超硬磨料砂轮技术发展现状
电火花修整超硬磨料砂轮技术发展现状余剑武1,2何利华1,2 黄 帅1 尚振涛2 吴 耀2 段 文11.湖南大学,长沙,4100822.国家高效磨削工程技术研究中心,长沙,410082摘要:电火花加工技术的发展带动了电火花修整超硬磨料砂轮技术,改变了传统砂轮 硬接触”修整方法㊂近年来,许多学者致力于研究超硬磨料砂轮的电火花修整方法,为提高磨削效率和磨削精度做了大量有意义的研究㊂基于大量文献的论述与研究,回顾了近三十年来电火花修整超硬磨料砂轮技术发展过程的各种研究内容以及取得的成果,完整地阐述了电火花修整金属基超硬磨料砂轮技术的基本原理㊂以立方氮化硼(C B N )和金刚石磨料砂轮修整为主要应用,对不同电极㊁不同放电介质㊁不同放电参数以及现代工程理论辅助下的建模分析方法等方面做了介绍,分析了现有电火花修整技术发展中存在的问题,探讨了未来发展的方向及趋势㊂关键词:电火花修整;金属结合剂;超硬磨料砂轮;发展现状中图分类号:T G 661;T G 580 D O I :10.3969/j.i s s n .1004132X.2015.16.022S t a t e ‐o f ‐t h e ‐A r t o fE l e c t r i c a l D i s c h a r g eD r e s s i n g T e c h n o l o g y f o r S u p e r a b r a s i v eG r i n d i n g Wh e e l Y u J i a n w u 1,2 H eL i h u a 1,2 H u a n g S h u a i 1 S h a n g Zh e n t a o 2 W uY a o 2 D u a n W e n 21.H u n a nU n i v e r s i t y ,C h a n gs h a ,4100822.N a t i o n a l E n g i n e e r i n g R e s e a r c hC e n t e r f o rH i g hE f f i c i e n c y G r i n d i n g ,C h a n gs h a ,410082A b s t r a c t :E D Do f s u p e r a b r a s i v e g r i n d i n g w h e e l w a s d e v e l o p i n g w i t h e l e c t r i c a l d i s c h a r g em a c h i n i n g(E D M )t e c h n o l o g y ,c h a n g i n g t h e t r a d i t i o n a l w h e e l d r e s s i n g me t h o d s b a s e d o nh a r d c o n t a c t .I n r e c e n t y e a r s ,m a n y r e s e a r c h e r sw e r ew o r k i n g o nE D Md r e s s i n g m e t h o d s of s u p e r a b r a s i v eg r i n d i n g wh e e l a n d a c hi e v i n g a l o t o f s i g n i f i c a n t r e s u l t s t o c o n t r i b u t e t o t h e e f f i c i e n c y a n d p r e c i s i o n g r i n d i n g .B a s e d o n n u -m e r o u s l i t e r a t u r e s ,t h e r e s e a r c hf r u i t so nt h ed e v e l o p m e n to fE D Dt e c h n o l o g y w i t h i nt h e l a s t t h i r t yy e a r sw e r e r e v i e w e d .T h e b a s i c p r i n c i p l e s o fE D Md r e s s i n g t e c h n o l o g y o fm e t a l ‐b o n d e d s u p e r a b r a s i v e g r i n d i n g w h e e lw e r e i n t r o d u c e d .A c c o r d i n g t o t h e d r e s s i n g a p p l i c a t i o n s o f C B Na n dd i a m o n d g r i n d i n gw h e e l s ,t h ee f f e c t so fd i f f e r e n te l e c t r o d e s ,d i f f e r e n td i e l e c t r i c s ,d i f f e r e n te l e c t r i c a l p a r a m e t e r sa n dm o d e l i n g w i t hm o d e r nd e s i g n t h e o r i e sw e r e p r e s e n t e d .T h e e x i s t i n gp r o b l e m s i n t h ed e v e l o p i n g ED D t e c h n o l o g y w e r e a n a l y z e d ,a n d t h e f u t u r e d e v e l o p i n g di r e c t i o n sw e r e a l s od i s c u s s e d .K e y w o r d s :e l e c t r i c a l d i s c h a r g e d r e s s i n g (E D D );m e t a l ‐b o n d e d ;s u p e r a b r a s i v e g r i n d i n g w h e e l ;d e -v e l o pm e n t s t a t e 收稿日期:20141110基金项目:国家科技重大专项(2012Z X 04003‐101)0 引言近年来,光学㊁电子㊁通信㊁航空航天等领域的高科技产业飞速发展,特别是光学玻璃㊁碳化硅㊁碳化钨等先进材料的广泛应用,对零件的加工效率和加工精度提出了更高的要求[1]㊂为了达到这一要求,以磨削为代表的机械制造加工技术得到了高度关注,它反映了一个国家机械制造业的水平[2]㊂精密加工脆硬材料等难加工材料的传统工艺 精磨㊁研磨和抛光,存在许多缺点,如工序繁多,工具耐磨性差,抛光液的处理比较麻烦,零件机械损伤比较严重等[3],故最实用的加工方法仍是用超硬磨料砂轮(立方氮化硼和金刚石砂轮)进行粗磨㊁精磨,然而超硬磨料砂轮由于价格高㊁难修整[4‐6]而使得其应用受到阻碍㊂因此,国内外许多学者开始对超硬磨料砂轮精密修整技术进行研究,该技术成为精密加工技术领域最重要的课题之一㊂电火花加工(e l e c t r i c a l d i s c h a r g em a c h i n i n g,E D M )起源于20世纪40年代苏联科学家拉扎连科夫妇的研究[7],它是利用电能和热能来熔化甚至气化传统切削方法难以加工的超硬材料的加工方法[8‐9]㊂另外,E D M 过程中电极和工件之间不会直接接触,因此避免了传统机械加工中的应力㊁振动等问题[10]㊂在20世纪80年代末,S u z u k i 等[11]首先提出电火花修整砂轮(e l e c t r i c a ld i s -c h a r g ed re s s i n g,E D D )技术,将E D M 技术完美地融合到了磨削领域㊂现在这项技术开始向加工精密㊁操作简易㊁成本低廉等方向发展[12]㊂E D D 技术修整砂轮过程中,由于砂轮自身存在旋转运动,且只作为磨削加工过程的重要组成部分,其应用仍存在一定的局限性,但通过对E D D 的实验研究以及实际应用,其修整原理以及修整效果已经得到人们的广泛认同㊂㊃4522㊃中国机械工程第26卷第16期2015年8月下半月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.1 E D D技术原理E D D技术一般将工具电极作为加工工具(负极),金属结合剂砂轮作为被加工工件(正极),两极之间产生火花放电和无序电弧放电[13],利用电能的瞬时局部高温将砂轮的金属结合剂熔化㊁气化或软化以达到砂轮的整形和修锐要求[14]㊂金属基砂轮通过不断腐蚀金属结合剂使磨粒重新突出㊂E D D工作机理如图1所示:(1)当脉冲电压施加于工具电极与工件之间时,两极间立刻形成一个电场,使得极间介质发生电离,形成放电通道[15]㊂(2)脉冲电源驱使通道内的电子高速奔向金属结合剂(正极),正离子奔向电极(负极),两种电荷不断冲击电极和金属结合剂㊂(3)电极和金属结合剂表面放电点的瞬时高温使得金属材料熔化甚至气化[8]㊂被蚀除的材料在通道中凝聚,形成蚀除产物㊂(4)在电火花修整过程中,有的嵌装在结合剂中的磨料会自行脱落,或使旧磨料出刃高度增大[15]㊂该过程被循环进行㊂电极与砂轮之间的电压和电流脉冲随时间变化的波形特征如图2所示㊂电脉冲中起决定性作用的参数有:U0(开路电压),U e(瞬时电压), i e(瞬时电流),τd(放电延迟时间),τo n(放电持续时间),τo f f(脉冲间隔时间),τc(脉冲周期)㊂图1 E D D工作机理示意图图2 极间电压和电流脉冲波形特征 修整过程中单个脉冲电火花放电能量为[16]E e=∫τo n0U e i e d t(1)式中,E e为单个脉冲放电能量㊂在一定加工条件下,单个脉冲电火花瞬间产生,且不受其他参数影响[17]㊂当两极之间施加连续脉冲电压时,其放电能量为E=∑n i=1E e(i)(2)n=T/τc(3)式中,T为电火花修整过程中的实际加工时间㊂㊃5522㊃电火花修整超硬磨料砂轮技术发展现状 余剑武 何利华 黄 帅等Copyright©博看网. All Rights Reserved.放电能量理论上正比于加工量[18],即m ∝E e(4)式中,m 为每单个脉冲放电能量所对应的加工量,g ㊂故金属结合剂总蚀除量为m T =K c E e(5)式中,m T 为总的蚀除量;K c 为蚀除量与电能之间的转换系数㊂2 E D D 技术研究现状E D D 技术保持了E D M 技术的基本原理,但由于加工对象不同,仍存在很多差异㊂图3所示为近十年国内外在E D D 技术领域所出版的文献统计(检索并统计于‘科学引文索引(S C I )“㊁‘工程索引(E V 2-E I )“㊁‘中国知网(C N K I )“),可见利用E D D 技术修整超硬磨料砂轮的方法已受到一定的关注㊂根据研究结果,其主要表现为以下几个方面㊂图3 近十年E D D 应用研究出版文献统计2.1 电极选择E D M 技术中所用的电极同样适用于E D D技术㊂S u z u k i 等[11]首先采用ϕ0.5mm 的黄铜丝电极对砂轮进行电火花修整,并将其与磨石修整后的砂轮进行对比,两者对氮化硅陶瓷的磨削力几乎无差别,这说明黄铜丝电极电火花修整效果显著;当然丝电极效率低,成形精度受丝电极直径影响大,为此S u z u k i 等[11]又采用成形石墨电极进行砂轮修整,同时切削刀具对磨损严重的石墨电极进行在线修形,确保砂轮修整精度高,利用修整后的砂轮对陶瓷进行磨削,成形结果好㊁精度高㊂在不同材料电极修整效率的比较中,W a n g等[19]将石墨电极和铜电极进行实验对比,结果显示铜电极的修整效率高于石墨电极的修整效率,但是修整过程中铜电极不可避免会发生电解,使得铜电极表面损耗严重,影响砂轮修整精度,故石墨电极更适合实验使用㊂然而,S a n c h e z 等[20]在利用石墨电极和铜电极修整大粒度磨粒砂轮后提出,石墨颗粒容易在磨料之间发生堵塞,影响磨粒出露,因此实际使用中更趋向于使用铜电极㊂L e e [21]也对铜电极修整砂轮进行了研究,采用1/3砂轮大小99%纯度的铜作为电极,修整的同时加工锰锌铁磁体,与无E D D 修整情况相比,加工效率和加工精度明显提高㊂2.2 放电介质选择采用E D D 技术对金属结合剂超硬磨料砂轮进行修整时,不同的放电介质对修整过程有不同的影响,许多学者在这方面也进行了研究㊂与E D M 技术相似,在实验中研究者们大多采用传统液体作为放电介质㊂S u z u k i 等[11]采用的是J a h n s o n 公司生产的磨削液[11]作为放电介质,其电阻率为83.2Ω㊃c m ,砂轮直接安装在磨床主轴上,避免离线修整后二次安装误差,实现了高精度整形㊂王先逵等[22]采用普通乳化液作为介质在磨床上进行在线修整,取得了满意的修整效果㊂S a n c h e z a 等[23]在实验中采用喷射液体介质方式对超硬磨料砂轮进行修整,并规划喷射路径与电极运动轨迹保持一致,以确保材料去除区域始终存在液体喷射,以防堵塞㊂除传统介质以外,王艳等[24]分别进行了气中电火花放电修整金刚石砂轮和气介质下电火花线切割修整金刚石砂轮的实验研究,证明了气中放电修整㊁修锐金刚石砂轮的可行性㊂C a i 等[25]提出了一种在雾气中放电修整金刚石砂轮的技术,其中介质分别采用了雾状乳化液㊁煤油和离子水,得出利用专用煤油的喷雾修整效率最高,雾状乳化液修锐的砂轮表面形貌最佳的结论㊂洪建军等[26]比较和研究了压缩空气㊁水雾气㊁雾状乳化油三种放电介质对修整过程的影响㊂试验结果表明:压缩空气为介质的修整速度最慢,表面质量最差;雾状乳化油为介质的修整效率及效果最好;水雾气为介质的修整效率与效果接近雾状乳化油㊂2.3 放电参数设计E D D 过程中的热特性问题存在很大的随机性,从某种程度上来说,每个实验存在独立性以及实验参数的复杂耦合性等原因,使得这种热特性现象很难通过确定的电参数来解释㊂W a n g 等[19]对ED D 过程进行了实验分析,得出选择适当的实验电参数可获得高修整效率的结论,适当的电参数一般为较大电流㊁较高电压㊁较低砂轮转速和低脉冲频率,占空比选为50%㊂L e e 等[21]在E D D 过程中设定了峰值电流㊁脉冲持续时间和脉冲间隔,进行持续修整,金属结合剂不断被去除,修整间隙变大,绝缘程度不断提高,电极和砂轮之间的电流不断减小而电压不断增大㊂X i e 等[27]通过不同介质下对比实验研究,发现放电间隙随开路电压的增大而增大,但增大速㊃6522㊃中国机械工程第26卷第16期2015年8月下半月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.度非常缓慢;放电去除量也随开路电压的增大而增大,且去除速度快㊂结合统计学的方法,S a n c h e z等[20]根据阿达玛矩阵设计方法进行了20组试验,将峰值电流㊁脉冲持续时间㊁修整持续时间等电参数设定在一定的范围内,利用标准误差和t分布建立了回归方程,使用该方程仅用放电电流和脉冲持续时间就可计算并测定电极磨损量与砂轮材料去除量之间的比值㊂2.4 E D D技术与现代工程理论结合E D D技术作为一个复杂的工程问题,已经不能仅仅依靠传统的分析方法了㊂将E D D技术加以数学描述,形成一组可编程计算的数学模型,再将该模型在计算机中可视化,直观地分析大量物理数据,这一过程已得到学者们的认可并进行了深入研究㊂S a n c h e z等[20]通过测试磨削力的变化情况对粗磨粒砂轮的结合剂电火花去除机理进行了理论建模和分析㊂X u等[28]根据修整参数变量建立了电极补偿模型公式,分析了砂轮形貌与轮廓,并用实验方法测量了磨削力和表面粗糙度,以评估修整后的砂轮㊂E D D作为一种热去除工艺,在修整超硬砂轮时,必须防止超硬磨粒发生碳化或石墨化㊂W e-i n g a r t n e r等[29]建立了一个热电模型,用于计算金刚石内部温度分布情况,结果显示,E D D过程金刚石石墨化不容易发生,只有当磨粒周边被集中放电时金刚石才会被损伤㊂W a n g等[30]在进行气中电火花修整金刚石砂轮时,为了在特定条件(如电压㊁温度㊁热对流一定等)下选择最优参数,利用A N S Y S对温度分布作有限元分析,当切削深度和火花放电点与金刚石修整器之间的距离都在热影响区内时,修整器可以去除软化的金属结合剂㊂3 E D D技术应用不同超硬磨料的砂轮其应用范围也不同, C B N砂轮主要用于黑色金属材料磨削,而金刚石砂轮主要用于脆硬材料磨削㊂传统的金刚石笔修整法[31]或滚轮(C杯形砂轮㊁D C杯形砂轮)修整法[32]都会产生修整器的高磨损率,从而引起砂轮尺寸精度和轮廓精度的降低[33],使得整形㊁修锐工艺成为一个难题[34],限制了金属结合剂超硬磨粒砂轮的使用㊂E D D技术改变了传统修整方法并得到应用㊂3.1 C B N砂轮的修整实际生产中,一般有超过60%的结构零部件为圆柱形零部件,其中不乏一些精密部件,如滚轴㊁推杆和纤维套管等,这些零部件外表面要求精密高效处理㊂针对这一问题,O h m o r i等[35]利用电火花整形技术进行加工使得磨粒明显突出砂轮表面,该技术在无心磨床上进行了测试㊂经过电火花整形,得到了800号青铜铸铁混合结合剂C B N砂轮高精度轮廓,其直线度误差为6μm/ W50mm,圆度误差为2μm/ϕ150mm㊂为得到更高的修整精度,E D D技术很少应用于大粒度C B N砂轮,这是由于砂轮和电极之间的放电间隙小于磨粒突出高度,在修整过程中,很容易引起非导电磨粒与电极的接触㊂O r t e g a等[36]提出了一套修整大粒度磨粒的专有技术,并将E D D修整完的砂轮与机械修整砂轮的方法作比较,前者可将磨削力降低50%,同时磨粒的较高突出使得进给切削深度加大㊂3.2 金刚石砂轮的修整脆硬材料的磨削首先考虑使用金刚石砂轮,但是金属结合剂砂轮用S i C滚轮法修整,效率极低,精度又差㊂王先逵等[37]用E D D技术对ϕ200 mm青铜结合剂金刚石微粉砂轮进行修整,部分磨粒在电火花爆炸力作用下或在周围金属熔化状态下脱落,修锐过程不氧化表面磨粒,修锐后仍能获得较好的磨削工件表面㊂在研究超细磨粒金刚石砂轮中,Z h a n g等[38]采用烧结方式制作500号铸铁基金刚石砂轮并进行E D D整形,能达到较高的修整效率和相对高的修整精度,用修整后的砂轮对氧化铝陶瓷进行孔加工,磨削过程稳定㊂L e e[39]利用E D D技术对4000号铸铁基金刚石砂轮修整进行了研究,并在修整的同时加工锰锌铁磁体,可以降低砂轮表面粗糙度和磨削力㊂C h e n 等[40]采用E D D方法将ϕ4mm圆柱形金刚石砂轮制成半球头形砂轮来磨削石英玻璃,并用该方法来保证磨削后砂轮的半球形几何精度㊂近几年也有学者开始研究大粒度金刚石砂轮的E D D修整㊂W a n g等[30]选用120号~140号金属结合剂金刚石砂轮进行E D D修整,修整效率是机械修整效率的两倍,且修整质量较高㊂3.3 E D D技术的衍生应用E D M作为非传统材料去除的典型方式,被不断深入研究,发展至今日趋成熟,已被应用于非导电超硬材料领域㊂K o n i g等[41]利用在非导电工程陶瓷上涂覆的方法使其导电值达到约100Ω㊃c m㊂类似地,许明明等[42‐43]在非金属基金刚石砂轮表面涂覆导电介质,达到了满意的修整效果㊂I w a i等[44]则在实验中将超细铜粉混入陶瓷结合剂,同时与金刚石颗粒一起制成砂轮毛坯,并㊃7522㊃电火花修整超硬磨料砂轮技术发展现状 余剑武 何利华 黄 帅等Copyright©博看网. All Rights Reserved.成功利用E D D技术将其修整成精密陶瓷结合剂砂轮㊂一些基于电火花原理的新的加工方式也不断出现,其中,线切割电火花(w i r e‐c u t E D M, W E D M)技术是E D M技术应用拓展最为成功的一种技术[45],这种技术同样也符合一种工具电极对金属结合剂砂轮放电的形式,所以也被称为丝电极放电修整技术(w i r ee l e c t r i c a ld i s c h a r g e d r e s s i n g,W E D D)[46]㊂R h o n e y等[47]利用W E D D 技术修整砂轮并同时加工陶瓷材料,修整后砂轮中的金刚石保持性好,磨削力减小20%~40%㊂K o n r a d等[48]提出应用W E D D技术的主要优点是修整切削深度小,金属结合剂去除率高,电极丝和砂轮的相对运行速度大并使热损伤尽量降低㊂T a m a k i等[49]提出了基于电火花原理的新的修整方式 接触式放电修整(e l e c t r o c o n t a c t d i s c h a r g ed r e s s i n g,E C D D)技术,舍去了脉冲电源和自动控制放电间隙装置㊂X i e等[50]利用E C-D D技术实现了脆硬材料的有效磨削,并指出砂轮磨粒的突出受放电电流和放电脉冲的影响很大㊂L u等[51]采用实验验证了E C D D的修整效率在很大程度上依赖于修整参数和放电效率㊂4 E D D存在的问题及发展趋势磨削技术正朝着高效率㊁高精度以及超高精度方向深入,因此对磨床㊁砂轮㊁磨削工艺提出了高要求㊂超硬磨料的出现一方面为高精度磨削提供了一种思路,推动了磨削行业的发展,另一方面也带来了不可忽视的问题 超硬磨料砂轮修整㊂利用E D D技术修整砂轮在应用方面取得的成果在一定程度上得到了认可,其研究的主要领域如图4所示㊂目前的E D D技术还有很多的局限性㊂例如:以电火花腐蚀砂轮金属结合剂,在保证高修整精度的同时修整效率不高;基于热能的作用来蚀除金属结合剂,那么热能同样会作用到电极和磨粒,因此如何保证电极损耗小㊁磨粒无损伤以及金属结合剂的高去除率是需解决的问题;修整过程是一个动态随机过程,电极和砂轮之间存在电场㊁流场,且放电间隙不均匀,因而对修整过程实时监测的辅助性要求高;该技术需要专门的修整装置,在现有的数控磨床上加装电火花放电装置,虽然避免了偏心和砂轮不平衡问题,但是还不能达到工业生产的要求,失去了其实现企业需求的意义㊂因此,为使E D D技术适应现代机床发展的要求(高效㊁高精㊁自动化),可从以下几个方面作为问图4 E D D主要研究领域(括号内数字对应本文章节号)题解决的突破口㊂4.1 砂轮组织研究砂轮是由多种材料经烧结而成的复合体,其中最重要的部分就是结合剂和磨粒㊂E D D技术适用于导电金属结合剂砂轮,但受限于弱导电甚至非导电结合剂砂轮,如树脂结合剂砂轮㊁陶瓷结合剂砂轮等㊂在实际应用中,一般通过检测砂轮表面磨粒的有效出刃高度来评价E D D技术㊂因此,不同于电火花直接加工工件,E D D技术更需要分析并认识砂轮修整后磨粒有效出刃高度及其分布与金属结合剂类型之间的内在关系,以及两者在电参数作用下的热影响,开展并深入对现有砂轮材料的特性研究,包括导电㊁导热等问题,寻找并确定砂轮旋转运动下合理的材料去除机理,为探索高效㊁高精㊁低成本㊁工业应用性强的放电修整技术做好理论准备㊂4.2 新型智能电源研究电源是实现E D D技术的重要硬件之一,而目前在E D D技术的实际应用中仍然沿用非常简单的E D M电源㊂与E D M加工工件不同,E D D加工中砂轮作为被加工对象,在蚀除金属结合剂的同时应使磨粒不受损伤㊂为此,探索砂轮在不同的组织结构㊁不同的金属结合剂类型等情况下的修整电参数设置,根据修整精度和修整效率设计和细分放电回路,修整中在线检测修整过程,自动反馈并调整电参数设置,进一步提高砂轮修整的质量与效率,实现操作简易方便与自动化,是目前E D D技术电源研究的重要方向㊂㊃8522㊃中国机械工程第26卷第16期2015年8月下半月Copyright©博看网. All Rights Reserved.4.3 E D D工艺数据库研究超硬磨料价格昂贵,砂轮修整时间长,这些因素都会使砂轮修整过程投入大量人力㊁物力㊁财力㊂合理选择和优化修整工艺参数是提高修整精度和效率的关键㊂计算机所提供的虚拟环境和数据存储功能为砂轮修整研究提供了便利㊂针对电火花修整砂轮技术,首先需要对已经积累的数据工艺参数进行分析,通过机器学习方法对修整工艺建模并优化工艺参数,以此为基础建立电火花修整工艺数据库㊂在数据库的支撑下,修整系统能推理出合适的放电参数,指导电火花修整超硬砂轮㊂随着计算机的发展,自适应控制功能以及图形化的人机交互系统越来越被重视,数据存储㊁提取和管理等操作变得更容易㊂因此,E D D工艺数据库的研究为实现超硬砂轮电火花修整自动控制软件开发打下了基础㊂虚拟计算环境建立不同于实际问题,它是通过经验积累来自动提高工作性能的,因此参数设置应尽可能符合实际情况,以确保修整过程的可靠性,提高具体实验结论的参考价值㊂4.4 小型智能化修整装置研究砂轮修整的目的是使被磨损的磨粒重新突出,恢复或保持砂轮原来较好的形貌㊂大多数研究人员将砂轮安装到磨床主轴上再进行结合剂去除,这样可以实现高精度,避免了离线修整后砂轮二次安装出现偏心与不平衡㊂然而实验室装置大多为研究人员自主配置加装,还未达到工业生产所要求的自动化水平,因此,需要开发电火花修整在线或在机修整装置㊁检测装置,实现砂轮边磨削边修整或磨削与修整都基于同一次砂轮安装,提高修整效率㊁修整精度,同时实时监测砂轮形貌㊁火花放电间隙㊁磨削力等参数,保证修整质量并对修整质量实时评价,及时修正㊂装置应小型化㊁集成化㊁智能化,通用性强,安装与卸载方便㊂5 结语超硬磨料砂轮传统修整方法已经很难适应现代高效㊁高精以及超高精磨削技术的发展,产品精度要求的提高迫使研究人员实现技术革新㊂E D M技术的发展带动了E D D技术的发展㊂然而超硬磨料砂轮作为被加工对象,以及E D D技术作为辅助装置作用于砂轮,需要进行新的探索㊂砂轮作为复合材料,其物理化学特性受到高温㊁挤压等多种因素的影响,研究适用于旋转砂轮的新的电气或非电气工艺参数,通过仿真预测和实验验证相结合手段分析砂轮结合剂的放电通道㊁去除机理,优化不同的工艺参数使得修整效率和修整精度得到改善是十分必要的㊂现代数控技术的发展给E D D技术自动化发展增加了可行性,大大提高了E D D技术的可控性㊂但是超硬磨料砂轮的电火花加工修整技术还需要更加深入细致的研究,实现高效㊁高精㊁智能㊁工业性强的修整装置是今后超硬磨料砂轮电火花修整技术发展的方向㊂参考文献:[1] 郭东明,刘战强,蔡光起,等.中国先进加工制造工艺与装备技术中的关键科学问题[J].数字制造科学,2005,3(4):1‐36.G u oD o n g m i n g,L i uZ h a n q i a n g,C a iG u a n g q i,e t a l.C r u c i a lT e c h n i c a lP r o b l e m si n C h i n a’s A d v a n c e dm a c h i n i n g,M a n u f a c t u r i n g a n dR e l e v a n tE q u i p m e n tT e c h n o l o g i e s[J].M a n u f a c t u r e S c i e n c e,2005,3(4):1‐36.[2] 雷源忠,黎明.关于发展先进制造技术基础性研究的策略构想[J].中国科学基金,1996(1):27‐30.L e iY u a n z h o n g,L iM i n g.S t r a t e g y f o r t h eB a s i cR e-s e a r c h o n D e v e l o p i n g A d c a n c e d M a n u f a c t u r i n gT e c h n o l o g y[J].B u l l e t i no fN a t i o n a lS c i e n c eF o u n-d a t i o no fC h i n a,1996(1):27‐30.[3] S a l e hT,R a h m a n M S,L i m H S,e t a l.D e v e l o p-m e n t a n dP e r f o r m a n c eE v a l u a t i o no f a n U l t r a p r e c i-s i o n E L I D G r i n d i n g M a c h i n e[J].M a t e r i a l s P r o-c e s s i n g T e c h n o l o g y,2007,192‐193:287‐291.[4] 胡德金,蔡兰蓉,贾妍.超硬磨料砂轮电加工修整技术及其最新进展[C]//2007年中国机械工程学会年会之第12届全国特种加工学术会议论文集.长沙:中国机械工程学会特种加工分会,2007:142‐146.[5] T o n s h o f fH K,K a r p u s c h e w s k i B,M a n d r y s cT,e ta l.G r i n d i n g P r o c e s sA c h i e v e m e n t sa n dT h e i rC o n-s e q u e n c e s o n M a c h i n eT o o l sC h a l l e n g e s a n dO p p o r-t u n i t i e s[J].C I R PA n n a l s‐M a n u f a c t u r i n g T e c h n o l o-g y,1998,47(2):651‐668.[6] 陈根余,谢小柱,李力钧,等.超硬磨料砂轮修整与激光修整新进展[J].金刚石与磨料磨具工程, 2002(2):8‐12.C h e nG e n y u,X i eX i a o z h u,L iL i j u n,e t a l.S u p e r a-b r a‐s i v eG r i n d i n g W h e e l D r e s s i n g a n dL a s e rT r u i n gP r o g r e s s[J].D i a m o n d&A b r a s i v e s E n g i n e e r i n g, 2002(2):8‐12.[7] 今井祥人.电火花加工 学以致用[M].郭常宁,译.北京:机械工业出版社,2012.[8] 刘志东.特种加工[M].北京:北京大学出版社,2013.[9] T s a iH C,Y a nB H,H u a n g F Y.E D M P e r f o r m-a n c e o fC r/C u‐b a s e dC o m p o s i t eE l ec t r ode s[J].I n t.㊃9522㊃电火花修整超硬磨料砂轮技术发展现状 余剑武 何利华 黄 帅等Copyright©博看网. All Rights Reserved.J.o f M a c h i n e T o o l sa n d M a n u f a c t u r e,2003,43(3):245‐252.[10] K a l p a j i a n sS,S c h m i d s rSR.M a n u f a c t u r i n g P r o-c e s s e df o r E n g i n e e r i n g M a t e r i a l s[M].4t h e d.N e wJ e r s e y:P r e n t i c eH a l l,2003. [11] S u z u k iK,U e m a t s u T,N a k a g a w aT.O n‐m a c h i n eT r u e i n g/D r e s s i n g o f M e t a lB o n d G r i n d i n g w h e e l sb y E l ec t r o‐d i s c h a r g eM a c h i n i n g[J].C I R PA n n a l s‐M a n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y,1987,36(1):115‐118.[12] C h e nD Z,T i a n Y Y.F o r m D r e s s i n g o f M e t a l‐b o n d e dD i a m o n d W h e e l[C]//P r oc e ed i n g so ft h eI n t e r n a t i o n a lS y m p o s i u m o n E l e c t r o‐m a c h i n i n g(I S E M)I X.N a g o y a:J a p a nS o c i e t y o fE l e c t r i c a l‐M a c h i n i n g E n g i n e e r s,1989:18‐21. [13] K i mJD,L e eES,L e eCY.C r a c kG e n e r a t i o n a n dt h eE f f e c t o f I n‐p r o c e s sE l e c t r o‐d i s c h a r g eD r e s s i n gi nG r i n d i n g S i n g l eC r y s t a lM g O[J].I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a l o fM e c h a n i c a l S c i e n c e s,1995,37(6):569‐583.[14] M o h r iN,S a i t oN,H i g a s h iM,e t a l.AN e wP r o c e s so fF i n i s h M a c h i n i n g o nF r e eS u r f a c eb y E D M M e t h-o d s[J].C I R P A n n a l s‐M a n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y,1991,40(1):207‐210.[15] L e eES,A h nSO.P r e c i s i o nS u r f a c eG r i n d i n g o fM n‐Z nF e r r i t ew i t hI n‐p r o c e s sE l e c t r o‐d i s c h a r g eD r e s s i n g(IE D D)[J].I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fM a-c h i n eT o o l s&M a n u f a c t u r e,1999,39(10):1655‐1671.[16] 黄兆祥,熊天渝,王世民.电火花放电能量测量及放电过程分析[J].工程热物理学报,1982,3(4):394‐399.H u a n g Z h a o x i a n g,X i o n g T i a n y u,W a n g S h i m i n g.S p a r kE n e r g y M e a s u r i n g T e c h n o l o g y a n dP e r f o r m-a n c eA n a l y s i s o f S p a r kD i s c h a r g eP r o c e s s f o rE l e c-t r i c S p a r k I g n i t i o n[J].J o u r n a lo f E n g i n e e r i n gT h e r m o p h y s i c s,1982,3(4):394‐399.[17] M a r i nG,P a v e lK,M i l e n k oS,e t a l.I n f l u e n c eo fD i s c h a r g eE n e r g y o n M a c h i n i n g C h a r a c t e r i s t i c s i nE D M[J].J o u r n a l o fM e c h a n i c a l S c i e n c e a n dT e c h-n o l o g y,2012,26(1):173‐179.[18] S h a oJ,Z h a n g Y Q.S t u d y o nt h eP o s i t i v eE D MB a s e do nt h eF i e l dE m i s s i o nT h e o r y[J].A p p l i e dM e c h a n i c s a n d M a t e r i a l s,2014,494/495:424‐427.[19] W a n g X K,Y i n g B G,L i u W G.E D M D r e s s i n go fF i n eG r a i nS u p e rA b r a s i v eG r i n d i n g W h e e l[J].J o u r n a l o f M a t e r i a l s P r o c e s s i n g T e c h n o l o g y,1996,62(4):299‐302.[20] S a n c h e zJ A,O r t e g a N,L o p e z D L N,e ta l.A n a l y s i s o f t h eE l e c t r oD i s c h a r g eD r e s s i n g(E D D)P r o c e s so fL a r g e‐g r i tS i z eC B N G r i n d i n g W h e e l s[J].A d v a n c e d M a n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y,2006,29(7/8):688‐694.[21] L e eES.S u r f a c eC h a r a c t e r i s t i c s i nt h eP r e c i s i o nG r i n d i n g o fM n‐Z nF e r r i t ew i t h I n‐p r o c e s sE l e c t r o‐d i s c h a r g eD re s s i n g[J].J o u r n a lof M a t e r i a l sP r o-c e s s i n g T e c h n o l o g y,2000,104(3):215‐225.[22] 王先逵,应宝阁,刘为刚,等.金属结合剂金刚石砂轮的电火花整形[J].航空精密制造技术,1995(2):19‐23.W a n g X i a n k u i,Y i n g B a o g e,L i u W e i g a n g,e ta l.M i c r o s c o p i cS t u d y o fE D M D r e s s i n g f o rD i a m o n dP o w d e r G r i n d i n g W h e e l[J].A v i a t i o n P r e c i s i o nM a n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y,1995(2):19‐23.[23] S a n c h e z a JA,P o m b o I,C a b a n e s I,e t a l.E l e c t r i-c a lD i s c h a r g eT r u i n g o fM e t a l‐b o nde dC B N W h e e l-s u s i n g S i n g l e‐p o i n t E l e c t r o d e[J].I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a l o f M a c h i n eT o o l s&M a n u f a c t u r e,2008,48(3/4):362‐370.[24] 王艳,邓琦林,胡德金,等.金刚石砂轮修整新技术的研究[J].电加工与模具,2003(5):1‐5.W a n g Y a n,D e n g Q i l i n,H uD e j i n,e ta l.S t u d y o nN e w T e c h n o l o g y o fD i a m o n d W h e e lD r e s s i n g[J].E l e c t r o‐m a c h i n i n g&M o u l d,2003(5):1‐5.[25] C a iL R,L i M,Y a n g H,e ta l.E l e c t r i c a lD i s-c h a r g eD r e s s i n g M e t a l‐b o nde d D i a m o n d G r i n d i n gW h e e l sw i t hV a r i o u sM e d i u m s[J].J o u r n a l o fE n-g i n e e r i n g M a n u f a c t u r e,2013,227(1):102‐108.[26] 洪建军,蔡兰蓉,胡德金.不同介质中电火花修整金属基金刚石砂轮的研究[J].电加工与模具,2008(6):27‐30.H o n g J i a n j u n,C a iL a n r o n g,H uD e j i n.A nE x p e r i-m e n t a lC o m p a r eo nD i s c h a r g e M e d i u m s U s e df o rE l e c t r i c a lD i s c h a r g e M a c h i n i n g(E D M)o f M e t a l‐b o n d e dD i a m o n d G r i n d i n g W h e e l[J].E l ec t r o m a-c h i n i n g&M o u l d,2008(6):27‐30.[27] X i e J,T a m a k i J.A nE x p e r i m e n t a l S t u d y o nD i s-c h a r g e M ed i u m s U se df o r E l e c t r o‐c o n t a c t D i s-c h a r g eD r e s s i n g o fM e t a l‐b o nde dD i a m o n dG r i n d-i n g W h e e l[J].J o u r n a lo f M a t e r i a l s P r o c e s s i n gT e c h n o l o g y,2008,208(1/3):239‐244. [28] X u M M,L i DD,H uDJ,e t a l.L a m i n a t e dM a n-u f a c t u r i n g a n d M i l l i n g E l e c t r i c a lD i s c h a r g eD r e s s-i n g o f M e t a l‐b o n d e d D i a m o n d G r i n d i n g W h e e l s[J].J o u r n a lo fE n g i n e e r i n g M a n u f a c t u r e,2012,226(B1):137‐144.[29] W e i n g a r t n e rE,R o t hR,K u s t e rF,e t a l.E l e c t r i-c a lD i s c h a r g eD r e s s i n g a n dI t s I n f l u e n c eo n M e t a lB o n d e dD i a m o n d W h e e l s[J].C I R P A n n a l s‐M a n u-f a c t u r i ng T e ch n o l o g y,2012,61(1):183‐186.[30] W a n g Y,Z h o uXJ,H uDJ.A nE x p e r i m e n t a l I n-v e s t i g a t i o no fD r y‐e l e c t r i c a l D i s c h a r g eA s s i s t e d t r u-㊃0622㊃中国机械工程第26卷第16期2015年8月下半月Copyright©博看网. All Rights Reserved.。
金刚石,CBN砂轮的整形.修锐方法
DIA/CBN砂轮修整・修锐方法为正确使用金刚石／CBN砂轮，在初始安装或砂轮表面发生变形时，有必要进行整形及修锐。
在砂轮的外周用油性笔进行标记，让S45C等生材与之整体接触（至油性笔记号消失），然后进行正常研磨，直至外周跳动消失。
本方法在整形的同时也完成了修锐，因此可以此状态进入正式作业。
·请使用1180m/min的转速，比通常转速稍慢些。
（参考：通常为1700～2000m/min左右）·如果转速不能降低，请将切入量降至1mm左右尝试。
·进给速度采用30mm/min（每分钟30毫米），近似于静止的低速进给。
2.WA(白刚玉)或GC(绿色碳化硅)油石磨削修锐法(适用于平面磨床)用台钳等固定WA或GC（C亦可）研磨油石，使其象工件一样进行研磨。
研磨油石的粒度和研磨砂轮的粒度相同或相近为宜。
WA对修锐有效。
GC对整形有效。
（1）砂轮的转速500～1,000min-1或200～500m/min-1为最恰当，采用通常作业转速亦可。
（2）切入量a.粗粒度（粗研磨用）砂轮#140～#170时0.03～0.01mm/pass#200～#230时0.01～0.005mm/pass#270～#325时0.005mm/pass以下b.细粒度（精加工研磨用）砂轮#400时0.020～0.005mm/pass#600时0.005～0.002mm/pass#800时0.002mm/pass以下（3）工作台的动作磨削时，仅进行前后进给，进给速度根据粒度不同进行调整。
磨粒越细，进给速度越慢。
（4）磨削液即使采用湿式研磨，如果将研磨油石浸入磨削液一段时间后使用，效果也会更佳。
另外，作业时间较长时，作业中请用移液管等注入磨削液，使其始终处于湿润状态。
大致参考标准是在砂轮上带切削渣滓，呈粘状。
（5）注意事项过度的整形及修锐会产生塌角。
磨粒越细，该倾向越严重。
3.使用修整器的方法用修整器按上图所示进行整形（调整动平衡、成型）。
陶瓷结合剂CBN砂轮的特性
陶瓷结合剂CBN砂轮的特性立方氮化硼（cubic boron nitride，CBN）的硬度仅次于金刚石，具有硬度高、热稳定性和化学稳定性好，高温下对铁族元素呈化学惰性的特点，是加工铁族材料时的理想材料。
立方氮化硼磨具是以CBN为磨料，借助于结合剂和其他辅助材料，在一定条件下制成的具有一定的形状和性能的用于磨削、研磨和抛光等加工用途的系列工具，如砂轮、磨头、切割片、磨盘、油石等。
其中CBN砂轮磨具最为普遍。
按照结合剂划分，CBN砂轮有金属结合剂CBN砂轮、树脂结合剂CBN 砂轮、陶瓷结合剂CBN砂轮三类。
与其他结合剂相比，陶瓷结合剂虽然存在脆性大、生产周期长等缺点，但是由于具有耐热性好、形状保持性好、气孔多且可调、易修整等优点，其在CBN砂轮体系中所占比例逐年升高，成为CBN磨具中最大的家族。
与其他结合剂CBN砂轮相比，陶瓷结合剂CBN砂轮具有如下特性：（1）具有可控的气孔率。
陶瓷结合剂CBN砂轮表面的气孔具有容屑、排屑、增强散热和冷却的作用。
根据磨削的用途，通过研究陶瓷结合剂，调整砂轮配方等手段，可以调控陶瓷结合剂CBN砂轮中气孔的大小和气孔的多少。
（2）切削性能好。
由于陶瓷结合剂CBN砂轮的开放式结构，使得CBN磨粒能够最佳暴露突出，由此制得的砂轮具有极好的自由切削性能和高的工件材料去除率，磨削力小，比磨削能低，磨削性能好。
（3）热稳定性和化学稳定性好。
陶瓷结合剂CBN砂轮中，一方面陶瓷结合剂具有良好的耐热性，能使CBN磨料的高热稳定性得到充分利用，磨具使用寿命较长；另一方面陶瓷结合剂优异的化学稳定性，使得磨具对磨削液的适应范围较广。
（4）刚性好。
陶瓷结合剂CBN砂轮由于热膨胀系数较小，刚性好，磨削时让刀小，更适合高精度低粗糙度的磨削。
（5）自锐性好。
陶瓷结合剂CBN砂轮由于自锐性较好，容易修整，修整间隔较长，修整频度低；修正和修锐可一次完成，维护费用较低。
（6）加工工件完整性好。
陶瓷结合剂CBN砂轮磨削的工件表面完整性好，工件质量高，砂轮的使用寿命较长。
CBN砂轮的修整方法及其应用
CBN砂轮的修整方法及其应用作者：冯宝富蔡光起盖全文1 引言CBN砂轮以其优良的磨削性能和磨削表面质量在高速、超高速磨削、难加工材料的高性能磨削、高效成型磨削等加工领域获得了广泛应用。
在磨削过程中，由于磨削力和磨削区域高温、粘附等作用，砂轮工作表面的磨粒会逐渐钝化；同时，砂轮工作表面的磨粒会因不均匀磨损而失去正确的原始几何形状；此外，由于高速磨削的磨屑非常细小，很容易堵塞砂轮工作表面空隙。
为使CBN砂轮始终保持良好的磨削状态，在磨削过程中必须对砂轮进行修整。
CBN砂轮的整形、修锐技术是CBN砂轮应用领域一个相当重要的研究课题。
CBN砂轮的修整可分为整形和修锐两个步骤。
整形是通过改变砂轮的宏观形状，使砂轮达到要求的几何形状和尺寸精度，并使磨粒尖端微细破碎形成锋利的磨刃；修锐则是通过去除砂轮磨粒间的结合剂，使磨粒凸出结合剂表面，形成必要的容屑空间，使砂轮具有最佳磨削能力。
根据具体情况，整形和修锐可统一进行或同时完成，也可分步进行。
2 CBN砂轮的整形方法CBN砂轮的整形方法较多，常用的有车削整形法、滚压整形法、磨削整形法、电加工整形法等，近年来又出现了激光整形法。
2.1 车削整形法车削法是采用单颗粒金刚石笔、粉末冶金金刚石笔或金刚石修整片等整形工具车削砂轮，以达到整形目的。
1) 单颗粒金刚石笔整形单颗粒金刚石笔具有极高硬度和良好的耐磨性，因此常用于陶瓷结合剂或树脂结合剂CBN砂轮的修整。
金刚石笔的尖端由于受到热和力的集中连续作用，磨损剧烈，因此修整时应通过合理供给冷却液进行充分冷却。
采用单颗粒金刚石笔修整陶瓷结合剂CBN砂轮后，砂轮表面状态不易达到磨削加工要求，容屑空间较小，切削刃较宽，磨削刃不锋利，若直接用于磨削，初期磨削力和磨削温度均较大，容易出现磨削烧伤和振纹，因此必须用油石对修整后的砂轮表面进行合理修锐。
2) 金刚石片状修整器整形采用粉末冶金方法将小粒度金刚石颗粒固结在硬质合金基体上，制成片状修整器。
金属结合剂的砂轮
金属结合剂的砂轮是以金刚石或立方氮化硼（CBN）为原料，用金属如青铜、铸铁、镍或镍合金等作为结合剂制成的超硬磨料砂轮。
这种砂轮因其优良的磨削性能，已被广泛用于磨削领域的各个方面，尤其是磨削硬质合金、玻璃、陶瓷、宝石等高硬脆材料。
金属结合剂砂轮具有以下特点：
结合强度高：由于金属结合剂的强度和韧性，使得砂轮的磨粒在磨削过程中不易脱落，从而保证了磨削的稳定性和效率。
成形性能好：金属结合剂可以使磨粒在砂轮上均匀分布，形成规则的磨削面，提高磨削质量。
耐高温、导热性和耐磨性好：金属结合剂可以承受较高的温度和压力，不易磨损，从而延长了砂轮的使用寿命。
使用寿命长：由于金属结合剂的优异性能，使得砂轮在磨削过程中不易磨损，因此其使用寿命较长。
金属结合剂砂轮可以通过不同的制造工艺进行制造，包括烧结法和电镀法。
其中，烧结法是将磨料和金属结合剂混合后，在高温下进行烧结，形成具有一定形状和结构的砂轮。
而电镀法则是通过电镀的方式将金属结合剂沉积在磨料表面，形成砂轮的结构。
然而，金属结合剂砂轮也存在一些缺点，如砂轮在烧结过程中不可避免地存在着收缩及变形，所以在使用前必须对砂轮进行整形，但砂轮修整比较困难。
此外，金属结合剂砂轮的成本较高，因为其制造过程需要使用贵重的金属结合剂。
总的来说，金属结合剂砂轮是一种高效、稳定、耐用的磨削工具，特别适用于磨削高硬脆材料。
然而，其制造成本较高，且修整困难，因此在使用时需要注意这些问题。
CBN及CBN砂轮磨削技术参数优化
CBN及CBN砂轮磨削技术参数优化CBN（Cubic Boron Nitride）是继人造金刚石问世之后，于1957年，由美国GE公司首先合成出的又一种超硬材料。
我国在1966年试制成功CBN，至今已有四十余年的历史了。
CBN的硬度仅低于金刚石，除了高硬度、高耐磨性、低摩擦系数等性质外，还具有比金刚石优越的耐热性和对铁族金属材料的化学惰性。
利用它这些优异的性能作研磨材料所制成的CBN磨具，特别适合于各类铁族金属材料的磨加工。
它和金刚石用于加工硬而脆的非铁系材料相互补充，使超硬材料的应用范围大大拓宽。
和普通磨料的磨具相比，CBN磨具具有高速、高效、高加工质量、长寿命、低成本的特点，可作为高速数控磨床高效、高精度磨削的首选工具。
在汽车、压缩机、机床、工具、轴承等工业领域有着广泛的应用。
1 CBN的性质1-1 CBN的晶体结构六方氮化硼（hBN）经高温高压合成，晶体结构由层状转变为立方结构，密度由2.25g/cm3增加到3.48g/cm3，各种性质都发生了突变。
1-2 CBN的主要特性在将CBN作研磨材料使用时，我们主要关注CBN的硬度、耐磨性、强度和导热性等性质。
1-2-1 硬度CBN的硬度仅次于金刚石，而远高于其它普通磨料。
高的硬度意味着切削能力更强、更锋利。
1-2-2 耐磨性CBN有高的耐磨性，意味着它比普通磨料更难磨损，保持磨粒形状的能力是CBN作为高性能磨料的主要特性之一。
1-2-3 抗压强度CBN的抗压强度很高，这意味着在高强度、大去除量磨削等恶劣条件下使用时，它能保持颗粒完整而不易破碎，因而使CBN磨具寿命更长。
1-2-4 导热性CBN有良好的导热性，在磨削时可实现冷切削。
从而大大减少被磨工件烧伤的可能性。
另外，CBN还有高的热稳定性和较低的热膨胀系数。
特别是CBN与铁、碳没有明显的化学亲和力，决定着它在磨削铁族金属时的价值。
而金刚石在一定温度下与铁发生化学反应而使其结构破坏，这就是金刚石不能加工铁族金属材料的原因。
电火花加工工艺对硬质合金工件表面质量的影响
电火花加工工艺对硬质合金工件表面质量的影响电火花加工是一种常见的金属加工工艺，它能够对硬质合金工件的表面进行精细加工，提高其表面质量和精度。
本文将探讨电火花加工工艺对硬质合金工件表面质量的影响，并分析其原因。
1. 电火花加工的概述电火花加工是利用电火花放电的原理进行加工的一种非机械加工方法。
它通过在工件表面与电极之间形成一定的放电间隙，通过放电来熔化和腐蚀工件表面，从而实现对工件表面进行加工的目的。
2. 电火花加工对硬质合金工件表面质量的影响2.1 表面粗糙度电火花加工能够使硬质合金工件表面形成均匀的微细熔融层，并在放电的作用下进行腐蚀，进而改善工件表面的粗糙度。
电火花加工的电极形状、放电参数和加工时间对表面粗糙度有着直接的影响。
合理选择合适的参数能够使表面粗糙度得到有效控制，从而提高硬质合金工件的表面质量。
2.2 表面硬度电火花加工在表面形成的熔融层具有较高的硬度。
在放电过程中，高能量的电火花会使硬质合金工件表面局部熔化并快速冷却，从而形成致密的熔融层。
这种熔融层具有较高的硬度，有助于提高硬质合金工件的耐磨性和抗腐蚀性。
2.3 表面残余应力电火花加工过程中，因为放电产生的高温和压力，会引起工件表面的局部热变形和微观组织改变，从而导致表面残余应力的产生。
这种残余应力可能会对硬质合金工件的强度和稳定性产生一定的影响。
因此，在电火花加工过程中，需要合理调节工艺参数，以减小表面残余应力的产生，确保硬质合金工件的结构和性能不受影响。
3. 影响电火花加工工艺的因素3.1 电极材料和形状电火花加工的电极材料和形状是影响加工效果的重要因素。
不同的电极材料和形状会对放电产生的能量密度和放电间隙的形状和大小产生影响，进而影响到硬质合金工件表面的加工质量。
3.2 放电参数放电参数包括放电电压、放电电流、放电时间等。
这些参数的选择会直接影响电火花加工过程中能量的输入和分布，从而影响硬质合金工件表面的加工效果。
通过合理选择和控制这些参数，能够实现对工件表面质量的优化控制。
CBN砂轮在轴承套圈内圆磨削中的应用
ｍｏ ｐ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒｎ ｉ ｇ ｗｈ ｅ ｓ ｂ ｆ ｒ ｎ ｆｅ ｒ ｓ ｉ ｇ Ｔ ｅ ａ Ｗｏ ）ｌｔ ｒｎ ｉ ｇ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ａ ｅ ｏ ｔ ｉ ｅ ｈ ｏ ｇ ｈ ｒ ｈ ｌ ｇ ｆｇ ｉ ｄ ｎ ｅ ｌ ｅｏ ｅ ａ ｄ ａ ｔ ｒ ｅ ｓ ｎ ． ｈ Ｐ ｄ １－ ｅ ｇ ｉ ｄ ｎ ａ ａ ｔ ｒ ｒ ｂ ａｎ ｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｜ ａ
维普资讯
研 究探讨
ＣＮ 轮在 承 Ｂ 砂 轴 套圈内 磨 中 应 圆 削 的 用
许 进 ， 孙 方 宏 （ 海 交 通 大 学 机械 与动 力 工 程 学 院 ， 海 ２ ０ ３ 上 上 ０００
摘
要：Ｂ Ｃ Ｎ砂 轮以其优 异的性能在 高效 、 高精度磨 削中具有广阔的应用前景。 文中以树脂结合 剂 Ｃ Ｎ砂 轮轴承圈 内 Ｂ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ＢＮ ｇ ｉ ｄｉ ｇ ｗｈ ｅ ｓ ｈ ｖ ｄ ｐ ｌｃ ｔ ｎ ｉ ｉ ｈ ｅ ｉ ｉ ｎ ｙ ａ ｄ ｈ ｇ ｒ ｃｓ ｏ ｒｎ ｉ ｇ ｂ ｃ ｕ ｅ ｏ’ ｈ ｉ ｓｒ ｃ ：Ｃ ｒｎ ｎ ｅ ｌ ａ ｅ ｗｉ ｅ ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｈ ｇ ｆ ｃ ｅ ｃ ｎ ｉ ｈ ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｇ ｉ ｄ ｎ ｅ ａ ｓ ｔｔ ｅ ｒ ｏ ｅ ｃ ｌｅ ｔ ｐ ｏ ｅ ｔｅ ． ｈ ｐ ｒ ｐ ｉ ｔ ｒ ｓ ｉ ｇ ａ ｄ ｇ ｉ ｄ ｎ ａ‘ｌ ｅｅ ｓ ａ ｅ ｉ ｖ ｓ ｉ ａ ｅ ｓｎ ｉ ｍｏ ｄ ｄ ｅ ｓ ｎ ｅ ｌ ｘ ｅ ｌ ｎ ｒ ｐ ｒｉ ｓ Ｆ ｅ ａ ｐ ｏ ｒａｅ ｄ ｅ ｓｎ ｎ ｒｎ ｉ ｇ ｐ Ｉ ｌ ｔ ｒ ｒ ｎ ｅ ｔ ｔ ｄ ｕ ｉ ｇ ｄ ａ ｎ ｒ ｓ ｉ ｇ ｗｈ ｅ ａ｜ ｇ ｆ ｒ ｔ ｅ ｒ ｓ ｎ ｏ ｄ ｄ ＣＢ ｒｎ ｉ ｇ ｗｈ ｅ ｎ ｔ ｅ ｉ ｔ ｒｎ ｉ ｇ ｏ ｅ ｒｎ ｉ ｇ ．Ｃ ｒｎ ｉ ｇ ｗｈ ｅ ｓ ｄ ｓ ｌ ｙ ｔ ｅ ｕ ｈ ｅ ｉ ｂ ｎ ｅ Ｎ ｇ ｉ ｄ ｎ ｅ ｌ ｉ ｈ ｎ ｍｒ ｇ ｉ ｄ ｎ ｆ ｂ ａ ｉ ｇ ｒｎ ｓ ＢＮ ｇ ｉ ｄ ｎ ｅ ｌ ｉｐ ａ ｈ
CBN砂轮粗糙度研究
CBN砂轮磨削表面粗糙度研究前言随着现代工业的发展,很多机械零件要在高温、高压、高速条件下工作,这时零件表面上任何缺陷都会引起应力集中、应力腐蚀等,而导致零件的损坏。
机械零件的使用性能与使用寿命主要取决于表面质量。
表面粗糙度是零件几何质量的一个主要指标多年来国内外许多科研单位工厂及高等学校等为了提高零件的加工质量和效率,在磨削表面粗糙度方面开展了大量研究工作.随着电子计算机、传感技术、信号分析、激光及光导纤维等的不断进步,在磨削表面粗糙度的研究上取得了不少进展。
一．影响磨削表面粗糙度的因素磨削表面粗糙度的形成涉及许多方面的因素本文只从磨削工艺参数来看,就有砂轮的形貌、磨损和修整及磨削用量、工件材料、冷却润滑液、工艺系统的刚度及其动态特性等。
影响磨削表面粗糙度的因素很多,它们之间的关系也较复杂。
由于砂轮磨粒的形状是不规则的,磨粒在砂轮上的分布是随机的,所以较难通过计算方法求得表面粗糙度的理论值。
多年来研究者根据已经验证的事实.做了各种模拟分析,建立了许多理论和经验公式,其中比较有影响的有:日本学者根据概率论观点假设磨粒为圆报形颁粒分布,在砂轮切入深度上以抛物线分布的研究。
小野浩二是假设砂轮上的磨粒切刃在空间处于均匀分布状态。
还有横川和彦根据单颗粒金刚石修整时,在砂轮工作面上造成螺纹状纹路,并复映到加工表面上,形成磨削表面粗糙度机理进行的研究.亦有人进行从加工表面的塑性变形而造成隆起的粗糙度机理等各种研究。
但在实际应用中有许多条件同原来假定的不一定相符,而且各种因素间有的彼此存在着相互影响,为了确切地掌握某些重要因素的错综影响并得出它们与表面粗糙度间的定量关系,使之能应用于磨削加工时表面粗糙度的控制上,近年来开展了应用试验统计的方法建立磨削数据文件(磨削数据库)及经验公式‘其中有的是通过单因素回归分析,的则是通过多因数二次回归分析等方法获得的。
二.CBN砂轮磨削表面粗糙度的研究立方氮化硼(Cubic Boron Nitride ,简称CBN )是目前除金刚石以外最硬的材料。
高速电火花加工对工件表面粗糙度的影响研究
高速电火花加工对工件表面粗糙度的影响研究引言：高速电火花加工技术是一种非传统的金属加工方法，它使用高频脉冲电流穿过工件和电极之间时产生的电火花进行加工。
不同于传统的机械加工方法，高速电火花加工采用电腐蚀的原理，能够加工出复杂形状的工件。
然而，电火花加工的过程中会产生一定程度的热影响和电化学反应，这些因素将直接影响到工件表面的粗糙度。
本文将就高速电火花加工对工件表面粗糙度的影响进行探讨，并提出相应的解决方案和优化措施。
1. 高速电火花加工的基本原理高速电火花加工是在电火花加工的基础上发展起来的，其基本原理是利用电解液中的电解质分子被电击击穿后形成离解层，随后在该层上产生放电击穿，并以极高的速度冲击到工件表面，从而使工件上的金属材料脱落。
因此，工件表面的粗糙度直接受到电火花加工的影响。
2. 电火花加工对表面粗糙度的影响因素在高速电火花加工过程中，有几个主要因素会影响工件表面的粗糙度。
2.1 放电能量放电能量是指电流和脉冲间隔时间的乘积，它对工件表面的粗糙度有直接影响。
当放电能量增加时，电火花冲击力和热影响区域的面积都会增加，工件表面的脱落也会增加，导致表面粗糙度增加。
2.2 放电电压放电电压是指电火花放电时两极之间的电势差。
放电电压的增加会导致电火花加工的能量增加，从而加剧了脱落过程，使表面粗糙度增加。
2.3 放电时间放电时间是指每个电火花的持续时间。
当放电时间增加时，脱落的金属颗粒将有更多的时间散布到工件表面，从而增加了表面的不均匀性，导致表面粗糙度增加。
3. 提高工件表面粗糙度的方法和优化措施为了减少高速电火花加工对工件表面粗糙度的影响，可以采取以下方法和措施：3.1 优化放电参数通过调整放电能量、放电电压和放电时间等参数，可以降低工件表面的粗糙度。
在进行高速电火花加工之前，可以进行试验性实验，通过不同参数的组合来寻找最佳的加工效果。
3.2 使用优质电极材料选择合适的电极材料也是降低工件表面粗糙度的重要手段。
电火花加工对工件表面质量的影响研究
电火花加工对工件表面质量的影响研究电火花加工是一种常见的金属加工方法，通过电脉冲引起电火花放电，将工件表面的金属层剥离，从而实现对工件形状和精度的加工。
本文将探讨电火花加工对工件表面质量的影响，并介绍一些相关的研究成果。
电火花加工作为一种非接触加工方法，可以加工各种形状复杂的工件，例如模具、齿轮等。
其主要原理是通过电荷积累形成间隙放电，从而在工件表面产生电火花，使金属层发生熔化、蒸发、氧化等反应，从而实现材料的剥离。
电火花加工具有高精度、高效率和良好的表面质量等优点，因此在制造行业得到广泛应用。
首先，电火花加工对工件表面质量的影响主要包括表面粗糙度、形状精度和表面脆性等方面。
实际应用中，电火花加工会引起工件表面的微弧和烧结现象，这些因素会影响工件表面的粗糙度。
研究表明，电火花加工的工件表面粗糙度与放电能量、脉冲频率和放电深度等参数有关。
较高的放电能量和低脉冲频率可能导致工件表面的微弧和烧结现象加剧，从而使表面粗糙度增加。
此外，电火花加工还会对工件的形状精度产生影响。
放电时间的控制以及放电参数的调节，可以有效地改善工件的形状精度。
其次，电火花加工还会影响工件表面的热处理状态和表面脆性。
由于电火花加工中的高能量放电会使工件表面产生高温，局部区域可能发生熔化和再结晶现象。
这些热处理效应可能会改变工件表面的物理和机械性能，使工件表面的脆性增加。
因此，在一些需要高表面质量和良好机械性能的应用中，电火花加工并不是理想的加工方法。
为了进一步改善电火花加工的表面质量，研究人员提出了一些改进措施。
例如，在放电区域附近预先布置辅助电极，可以减少放电能量对周围材料的影响，提高加工表面质量。
此外，通过调整脉冲频率和放电深度等参数，可以更好地控制电火花放电过程，实现高效率和高表面质量的加工。
总的来说，电火花加工是一种常用的金属加工方法，具有高精度和良好的表面质量等优点。
然而，电火花加工对工件表面粗糙度、形状精度和表面脆性等方面均有一定影响。
电火花机械磨削修整粗粒度成形砂轮试验研究
t
i
ve
l
t
h
ed
i
m
e
n
s
i
o
n
a
l
e
r
r
o
r
s
a
r
e
a
s
０．
１
７％
and
y
,
,
０．
０５３％ r
e
spe
c
t
i
ve
l
hePVva
l
ueo
fp
r
o
f
i
l
ea
c
cu
r
a
cyi
sa
s１７．
２８μm．
F
i
na
l
l
hed
imens
i
ona
le
r
Ｇ
y andt
yt
r
o
r
so
fc
onc
aveandc
onvexa
验放电参数,以修整精度为优化目标选取精修整试验放电参数.设计了半径为 ３ mm 的凹圆弧、凸圆弧
砂轮修整试验,粗 修 整 后 凹 圆 弧、凸 圆 弧 半 径 分 别 为 ２８６７．
５１０ μm、
２９１９．
２５４ μm,尺 寸 误 差 分 别 为
４．
４３％ 、
２．
６９％ ,轮 廓 精 度轮 廓 精 度 稳 定 性,可 以 实 现
度精修整试验,实 现 了 成 形 金 刚 石 砂 轮 的 精 密 修
金刚石成形砂轮高效率、高精度的修整.
整.最后,通过磨 削 碳 化 硅 陶 瓷 验 证 成 形 砂 轮 的
电火花修整金属基圆弧砂轮表面形貌的实验研究
电火花修整金属基圆弧砂轮表面形貌的实验研究刘忠德;张飞虎;王凯;李琛;马兆凯【摘要】金属基金刚石圆弧砂轮因其高效的加工性能而被普遍应用于大口径SiC 陶瓷的加工中,但由于磨削过程中损耗量较大限制了其更广泛的应用.为了减少砂轮磨削时的损耗量,本实验提出采用电火花修整金属基圆弧砂轮的方法,针对50～63 μm粒度金属砂轮进行电压、电流、脉冲频率等单因素试验;通过超景深显微镜观察不同电参数对于砂轮表面形貌的影响并分析表面蚀除量与电参数幅值的相互关系.实验结果表明:为获得较好的砂轮表面修整质量,应选用电压为60 V、脉冲频率为25 kHz、多通道电流的电参数值.【期刊名称】《金刚石与磨料磨具工程》【年(卷),期】2016(036)005【总页数】7页(P32-37,41)【关键词】金属基圆弧砂轮;电火花修整;砂轮;砂轮表面形貌【作者】刘忠德;张飞虎;王凯;李琛;马兆凯【作者单位】哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TG74;TG58SiC作为新一代反射镜材料，具有密度小、质量轻，弹性模量高、热变形系数小、比刚度高，单位结构变形较小，尺寸稳定性较好，强度适中，轻量化效果明显等优越的物理与机械性能[1]。
但SiC具有较高的硬脆特性，传统的铣磨加工难以控制镜面精度和亚表面损伤，而且后续的研磨抛光会大大延长加工周期。
采用金刚石砂轮磨削加工可以改善SiC表面质量，提高加工效率[2]，目前，采用金刚石砂轮的精密和超精密磨削加工成为大口径SiC陶瓷的主要加工手段[3]。
在非球面大口径SiC反射镜磨削加工中，需要采用金属基金刚石圆弧砂轮。
圆弧砂轮的轨迹包络磨削法在大口径非球面反射镜磨削加工中具有优势，该方法具有有效使用宽度大，有效磨粒多，寿命长的优点[4]。
CBN砂轮的修整方法及其应用
CBN砂轮的修整方法及其应用1 引言CBN砂轮以其优良的磨削性能和磨削表面质量在高速、超高速磨削、难加工材料的高性能磨削、高效成型磨削等加工领域获得了广泛应用。
在磨削过程中，由于磨削力和磨削区域高温、粘附等作用，砂轮工作表面的磨粒会逐渐钝化；同时，砂轮工作表面的磨粒会因不均匀磨损而失去正确的原始几何形状；此外，由于高速磨削的磨屑非常细小，很容易堵塞砂轮工作表面空隙。
为使CBN砂轮始终保持良好的磨削状态，在磨削过程中必须对砂轮进行修整。
CBN砂轮的整形、修锐技术是CBN砂轮应用领域一个相当重要的研究课题。
CBN砂轮的修整可分为整形和修锐两个步骤。
整形是通过改变砂轮的宏观形状，使砂轮达到要求的几何形状和尺寸精度，并使磨粒尖端微细破碎形成锋利的磨刃；修锐则是通过去除砂轮磨粒间的结合剂，使磨粒凸出结合剂表面，形成必要的容屑空间，使砂轮具有最佳磨削能力。
根据具体情况，整形和修锐可统一进行或同时完成，也可分步进行。
2 CBN砂轮的整形方法CBN砂轮的整形方法较多，常用的有车削整形法、滚压整形法、磨削整形法、电加工整形法等，近年来又出现了激光整形法。
1.车削整形法车削法是采用单颗粒金刚石笔、粉末冶金金刚石笔或金刚石修整片等整形工具车削砂轮，以达到整形目的。
1.单颗粒金刚石笔整形单颗粒金刚石笔具有极高硬度和良好的耐磨性，因此常用于陶瓷结合剂或树脂结合剂CBN砂轮的修整。
金刚石笔的尖端由于受到热和力的集中连续作用，磨损剧烈，因此修整时应通过合理供给冷却液进行充分冷却。
采用单颗粒金刚石笔修整陶瓷结合剂CBN砂轮后，砂轮表面状态不易达到磨削加工要求，容屑空间较小，切削刃较宽，磨削刃不锋利，若直接用于磨削，初期磨削力和磨削温度均较大，容易出现磨削烧伤和振纹，因此必须用油石对修整后的砂轮表面进行合理修锐。
2.金刚石片状修整器整形采用粉末冶金方法将小粒度金刚石颗粒固结在硬质合金基体上，制成片状修整器。
用金刚石片状修整器修整CBN砂轮的优点是费用较低，且片状修整器磨损后性能变化不大，整形时可以采用较大的修整进给量而不会增大修整后砂轮的表面粗糙度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ＣＢ Ｎ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｗｈ ｅ ｅ ｌ ｗａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｓ ａ ｗ— ｔ ｅ ｅ ｔ ｈ ｉ ｎ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ２ Ｔ８ ／ Ｓ Ｋ５ ，ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ
ｇ ｒ ｉ ｎｄ ｉ ｎｇ ｏｆ ｃ ｏｍｐｌ ｅ ｘ ａ ｎｄ ｐｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｗｏ ｒ ｋ ｐｉ ｅ ｃ ｅ． Ｈｏ ｗｅ ｖ ｅ ｒ ，ｉ ｔ ｉ ｓ ｄｉ ｆ ｆ ｉ ｃ ｕｌ ｔ ｔ ｏ ｄ ｒ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ａ ｌ — ｂｏ ｎ ｄ ＣＢＮ
电火 花 修 锐 对 金 属 结 合 剂 Ｃ Ｂ Ｎ 砂 轮 表 面 形 貌 的 影 响
余剑 武 ， 段 文 ，曹运 新 ，尚振 涛 ，黄 帅 ，覃 新 元
（ 湖 南 大 学 国 家 高 效磨 削 工 程技 术研 究 中 心 ， 长沙 ４ １ ０ ０ ８ ２ ）
摘 要 采 用 电火花修锐 方法 时青铜 结合 剂锯 齿 形 Ｃ Ｂ Ｎ 砂 轮 在 平 面磨 床上 进 行修 锐 实验 ， 对修 锐 前后 的 砂轮 表 面形貌进 行观 测 ， 修锐 后砂 轮 的有 效磨粒数 、 磨 粒 凸 出高度 明显 增加 ， 修锐 时间 以 ４ ～６ ｈ为 宜； 采
Ｃｈａｎ ｇｓ ｈ ａ ４１ ０ ０８ ２，Ｃｈｉ ｎ ａ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ ｏｆ ｍｅ ｔ ａ ｌ — ｂ ｏｎ ｄ ＣＢＮ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｎ ｇ ｇ ｒ ｉ ｎｄ ｉ ｎｇ ｗ ｈｅ ｅ ｌ ｉ ｓ ｅ ｘ ｃ ｅ ｌ ｌ ｅ ｎｔ ，ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｓ ｗｉ ｄｅ ｌ ｙ ｕｓ ｅ ｄ ｉ ｎ
２ ０ １ ５年 ２月
第 １期
金 刚 石 与 磨 料磨 具 Ｔ 程
Ｄｉ ａ ｍｏ ｎ ｄ ＆ Ａｂ ｒ ａ ｓ ｉ ｖ ｅ ｓ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｆｅ ｂ ．２ Ｏ１ ５
第 ３ ５卷
总第 ２ ０ ５ 期
ＮＯ． １ Ｖｏ Ｌ３５ Ｓｅ ｒ ｉ ａ ｌ ２ ０５
ＹＵ Ｊ ｉ ａ ｎ ｗｕ，ＤＵＡＮ Ｗ ｅｎ，Ｃａ ｏ Ｙｕ ｎ ｘｉ ｎ，ＳＨＡＮＧ Ｚｈ ｅｎ ｔ ａ ｏ，ＨＵＡＮＧ Ｓｈ ｕ ａｉ ，Ｑｉ Ｎ Ｘｉ ｎ ｙ ｕ ａ ｎ
（ Ｎａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｒ Ｈｉ ｇ ｈ Ｅ ｆ ｆ ｉ ￣ ’ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ Ｇｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ，Ｈ ｕ ｎ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ３ ９ ４ ／ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｉ ｇ ｓ ｚ ｚ ． ２ ０ １ ５ ． １ ． ０ Ｏ １ ０
Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ — ｄｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｄｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｔ ｏ ｐｏ ｇ ｒ ａ ｐｈ ｙ ｏ ｆ ｍｅ ｔ ａ ｌ — ｂ ｏ ｎｄ ｅ ｄ ＣＢＮ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄｉ ｎｇ ｗｈ ｅ ｅ ｌ
ａ ｎ ｇｌ ｅ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｏｆ ｓ ａ ｗ— ｔ ｅ ｅ ｔ ｈ ｗａ ｓ ｏ ｂｖ ｉ ｏ ｕｓ ｌ ｙ ｉ ｍ ｐｒ ｏ ｖ ｅ ｄ． Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ — ｄｉ ｓ ｃ ｈａ ｒ ｇｅ ｄｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎｇ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｉ ｓ ｓ ｕ ｉ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｔ ｏ ｄｒ ｅ ｓ ｓ ｍｅ ｔ ａ ｌ — ｂ ｏｎ ｄ ＣＢＮ ｆ ｏｒ ｍｉ ｎｇ ｇ ｒ ｉ ｎｄ ｉ ｎｇ ｗ ｈｅ ｅ １ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ＣＢＮ ｇｒ ｉ ｎ ｄｉ ｎｇ ｗｈｅ ｅ ｌ ；ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ — ｄ ｉ ｓ ｃ ｈａ ｒ ｇ ｅ ｄ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ； ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｈｅ ｉ ｇ ｈｔ ｏ ｆ ａ ｂｒ ａ ｓ ｉ ｖ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ； ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｔ ｏ ｐｏ ｇ ｒ ａ ｐｈｙ； ｓ ａ ｗ ｔ ｅ ｅ ｔ ｈ
ａ ｂ ｒ ａ ｓ ｉ ｖｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｉ ｎｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｄｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎｇ ｂ ｙ ａ ｎ ａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｗｈｅ ｅ ｌ Ｓ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｔ ｏ ｐｏ ｇ ｒ ａ ｐｈｙ．Ｔｈｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ
用修锐 后 的砂轮 对材料 ２ Ｔ ８ ／ Ｓ Ｋ ５进 行 了锯 齿磨 削加 工 实验 ， 经测量 ， 锯齿 角度轮 廓 精度 有较 大提 高 。电
火花修锐 方 法适合 于金属基 Ｃ Ｂ Ｎ砂 轮 的修锐 。
关键 词 Ｃ Ｂ Ｎ砂 轮 ； 电 火花修锐 ； 磨粒 凸出高度 ； 表 面形貌 ； 锯 齿 中图分类 号 ＴＧ ７ ４ 文献标 志码 Ａ 文章编 号 １ ０ ０ ６ ８ ５ ２ Ｘ（ ２ ０ １ ５ ） ０ １ － ０ ０ ４ ４ — ０ ４
ｆ ｏｒ ｍｉ ｎｇ ｇｒ ｉ ｎ ｄｉ ｎｇ ｗ ｈｅ ｅ ｌ ｓ． Ｓａ ｗ— ｔ ｅ ｅ ｔ ｈ ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｍ ｅ ｔ ａ ｌ — ｂ ｏ ｎｄ ＣＢＮ ｇ ｒ ｉ ｎｄ ｉ ｎｇ ｗ ｈｅ ｅ ｌ ｗ ａ ｓ ｄｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａｒ ｇ ｅ ｉ ｎ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｇｒ ｉ ｎｄｅ ｒ ．Ｉ ｔ ｗ ａ ｓ ｏ ｂｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｂｒ ａ ｓ ｉ ｖ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｈｅ ｉ ｇｈｔ ｏ ｆ