使用三轴精密数控磨床的镜面陶瓷磨削剖析
陶瓷零件精密成形磨削新工艺研究
浅析工程陶瓷的高效磨削技术
力 学 ” 型或 “ 削加 工 ” 型来 近 似处理 。 模 切 模 在 痕 断 裂 力 学” 型 中 ， 压 模 是把 陶瓷 磨 削 中
磨粒 与 工件 的相 互 作 用 看 作 小 规模 的 压痕 现 象
并保持元件表面的完整性。因此 陶瓷材料的机械
加工技 术也 越来 越 显 得 重要 ， 刚 石 砂 轮磨 削 是 金
关键 词 陶 瓷磨 削 ； 除机 理 ； 去 高效 磨 削
中 豳 分 类 号 ： Ｑ７ ． ５ Ｔ ４ ７ 文献标识码： Ｂ
随着 国民经 济 和 材 料科 学 的飞 速 发 展 ， 程 工 陶瓷 材料在 工业 领域 的应用 越来 越 多 。为满 足使
用要求 ， 必须 达 到一定 的 尺寸精 度和 表 面粗糙 度 ，
切 削厚度 （ ） 两者 均 与 陶 瓷材 料 的 硬 度 及 断裂 ａ ，
韧 性相 关 。当 载荷 （ 或切 削厚 度 ） 于这 一 临界 载 小 荷加 工 条件 时 ， 向裂纹 就不 会 出现 ， 横 材料 去除将 以塑 性 变 形 去 除 为 主 ， 获得 相 当 好 的 表 面质 量 。 根 据 磨 粒切 削 状 况 ， 砂轮 切 削深 度 为 ａ ｍｍ） 当 （ ，
浅析 工程 陶瓷 的高效磨 削技 术
许 小静
（ 江苏省新型陶瓷材料工程技术研 究中心 ， 宜兴 ２４ ２） １ ２ １
摘
要 陶瓷 具有 高硬 度和 高脆 性 ， 机械 加 工后 易产 生各种 类 型 的表 面或 亚表 面损 伤 ， 导致 陶瓷零
件 强度 降低 。为保 持 陶瓷零 件表 面完整 性和尺 寸精 度 ， 降低 加 工成 本 ， 文从 陶瓷磨 削机 理 ， 本 浅析 不 同 磨 削 工 艺条 件 下 选择 合 理 的磨 削参 数 以达到 陶 瓷 高 效磨 削 ， 绍 高速 超 高速 磨 削 、 介 深切 缓 进 给 磨 削、 Ｅ Ｉ 线修 整磨 削 等几种 工程 陶瓷的 高效磨 削加 工技 术 及特 点 。 ＬＤ在
高强度陶瓷材料的磨料磨削性能分析
高强度陶瓷材料的磨料磨削性能分析摘要：高强度陶瓷材料因其优异的物理和化学性能，在许多领域得到广泛应用。
然而，由于其硬度和脆性，加工难度较大。
本文通过分析磨料磨削性能，研究不同陶瓷材料的高强度材料磨削特性，探索磨料磨削技术的优化方案，以提高高强度陶瓷材料的加工质量和效率。
1. 引言高强度陶瓷材料因其优异的抗压强度、硬度和耐腐蚀性，被广泛应用于航空航天、化工、电子等领域。
然而，由于其硬度和脆性的特性，常规的加工方法如钻孔、铣削等难以满足需求。
因此，磨料磨削技术成为一种重要的加工手段。
2. 高强度陶瓷材料的特性高强度陶瓷材料具有高硬度、高强度、低热导率和高耐磨性等特点。
这些特性使其在各个领域有着广泛的应用潜力。
然而，由于其特殊的性质，加工难度较大，特别是对于高强度陶瓷材料的切削、打磨和抛光等加工更是具有挑战性。
3. 磨料磨削技术磨料磨削是一种常用的陶瓷材料加工方法。
在磨料磨削过程中，磨料颗粒在工作表面上产生磨削作用，通过颗粒与工件之间的摩擦来剪切和去除工件的材料。
磨料磨削技术相对于传统的加工方法具有更好的精度和表面质量。
4. 磨料磨削性能评价指标磨料磨削性能的评价指标主要包括磨削力、磨削温度、磨削效率和表面粗糙度等。
磨削力是指磨削过程中作用在工件上的力，其大小直接影响加工质量和效率。
磨削温度是指磨削过程中产生的温度，高温容易导致工件表面热裂纹的产生。
磨削效率是指单位时间内去除的材料体积或质量，表面粗糙度是表面光洁度的一个重要指标。
5. 高强度陶瓷材料的磨料磨削性能分析通过实验测试和理论分析，可对高强度陶瓷材料的磨料磨削性能进行评估。
首先，选择合适的磨料和磨削工艺参数，进行实验测试，得到磨削力、磨削温度、磨削效率和表面粗糙度等数据。
然后，通过对实验数据进行分析，探索各种参数对磨削性能的影响。
最后，基于实验结果，进行模拟和数值计算，预测不同工艺参数下的磨削效果，优化磨料磨削工艺，提高加工质量和效率。
6. 磨料磨削技术的优化方案为了提高高强度陶瓷材料的加工质量和效率，可以采取以下优化方案：(1) 选择合适的磨削工艺参数，包括磨料颗粒大小、磨削速度、进给速度等。
三轴数控平面磨床几何精度分析与稳健设计
三轴数控平面磨床几何精度分析与稳健设计作者：刘江南洪义海来源：《湖南大学学报·自然科学版》2016年第04期摘要：为了经济合理地分配三轴数控平面磨床零部件几何精度，提出了一种几何精度分析设计的方法。
针对磨床具体结构，基于多体系统理论和齐次坐标变换方法，建立了磨床几何误差传递模型，并通过试验验证了该模型具有理想的预测性能；根据误差传递模型，运用正交试验设计和参数试验的试验设计方法分析识别了影响磨床加工精度的11项关键几何误差因素；基于稳健设计理论，在成本分析和误差溯源基础上，建立了11项关键几何误差因素下的磨床成本质量模型，并运用该模型对关键几何误差因素的公差进行了稳健设计。
研究结果表明：上述方法能实现对磨床几何精度的经济合理的分配。
关键词：平面磨床；多体系统；几何误差；误差模型；稳健设计中图分类号：TH161 文献标识码：A影响机床加工精度的各类误差主要有机床零部件的几何误差、热误差、载荷误差和伺服误差等，其中几何误差所占比重达25%～35%，故对几何精度的分析与研究是精度设计的主要工作。
传统精度设计主要是经验设计，依靠经验的方法分配机床各零部件的公差等级。
由于各环节误差对机床整体加工精度的影响程度不同，而且其精度控制实现的难易程度也不一样，传统的经验设计方法已经难以满足日益提高的精度要求，因此，为满足机床加工精度的要求，建立机床的误差传递模型，分析影响机床加工精度的关键误差因素，并合理分配机床零部件的精度显得尤为重要。
建立准确有效的几何误差传递模型则是对几何精度进行分析和研究的首要条件。
目前，以多体系统理论结合齐次坐标变换为基础的误差建模与分析方法已被普遍采用。
基于该方法，国内外众多学者在误差建模、误差分析等方面取得了一系列的进展。
在分析及识别影响加工精度的关键几何误差因素方面，黄强等以滚齿机YK3610为对象，介绍基于多体系统理论和齐次坐标变换的机床误差建模方法，并依托该模型对机床敏感误差辨识方法、步骤和关键点进行阐述。
陶瓷材料磨削加工的技术研究与发展现状
陶瓷材料磨削加工的技术讨论与进呈现状工程陶瓷具有很多优良的性能，比如较高的硬度和强度，很强的耐腐蚀、耐磨损、耐高温本领和良好的化学惰性等，因此在航空航天、化工、军事、机械、电子电器以及精密制造领域的应用日益广泛。
目前各发达国家如德、日、美、英等国特别重视工程陶瓷的开发及应用。
80时代以来，各国竞相投人大量的资金及人力，在工程陶瓷加工理论和技术、产品开发和应用等方面取得了很大的进展。
由于陶瓷材料的高硬度和高脆性，被加工陶瓷元件大多会产生各种类型的表面或亚表面损伤，这会导致陶瓷元件强度的降低，进而限制了大材料去除率的采纳。
对陶瓷高效磨削加工而言，根本目标就是在保持材料表面完整性和尺寸精度的同时获得最大的材料去除率。
目前陶瓷的加工成本己达到整个陶瓷元件成本的80%～90%，高加工成本以及难以测控的加工表面损伤层限制了陶瓷元件更广泛的应用。
陶瓷材料广阔的应用前景和多而杂的加工特性，都要求对陶瓷的磨削加工过程进行全面而深入的了解。
从上世纪90时代开始，国内外学者进行了大量的讨论，在陶瓷磨削的新型方式、陶瓷磨削的材料去除机理、磨削烧伤、磨削表面完整性等的影响因素、不同磨削条件的最佳磨削参数等多方面都取得了积极的讨论成果。
本文重要就陶瓷磨削的讨论现状及进展情形进行了归纳和总结。
1陶瓷材料磨削机理的进展1）磨削机理的讨论由于砂轮的磨粒尺寸、形状和磨粒分布的随机性以及磨削运动规律的多而杂性，给磨削机理的讨论带来了很大的困难。
在陶瓷磨削方面由于陶瓷的高硬度和高脆性，大多数讨论都使用了“压痕断裂力学”模型或“切削加工”模型来貌似处理。
20世纪80时代初，Frank和Lawn 首先建立了钝压痕器、尖锐压痕器和接触滑动三种机理分析讨论模型，提出了应力强度因子公式K=aEP/C2/3，依据脆性断裂力学条件KKC，导出了脆性断裂的临界载荷PBC＝CbK，他又依据材料的屈服条件ssY，导出了塑性变形模式下临界载荷PYYC=s3/g3（或PYYC=H3Y/g3）。
3轴铣削加工案例分析
精加工20°斜面
精加工R15弧面
1.刀具大小选择会导致过切或加工不到位 2.将整个斜面作为加工范围
6、粗、精加工R5曲面
8（R4）球刀，流线加工方式，粗加工进给500，转速2800， 步距0.5，余量0.15；精加工采用同样方式、加大进给和转速，步 余量大
精加工R5曲面
7. 8合金平刀精加工各底平面和侧面
总原则：若深度较大的侧壁与底面的组合加工，先精加工底面（留 侧壁加工余量）到尺寸，然后加工侧壁到底。
8.钻孔
1. 3中心钻定位，进给30，转速1000，注意装刀长度 2. 7.7钻头钻底孔，进给50，转速550 3. 8钻头扩孔，进给75，转速600
6. 尽可能合理安排加工工艺和加工路线安排，如斜面上 的孔、薄壁等；
7. 通过零件的表面粗糙度要求去限制刀具选择、加工参 数设臵（如步距等）。
三、零件加工工艺分析
1.钻下刀孔
13钻头，进给50，转速450，钻深-40。
钻下刀孔
2. 16（R1）圆刀外形轮廓开粗
（1）16（R1）圆刀，进给1200，转速2800，每刀切深 0.8mm，余量0.15/s，由轮廓外切线进退刀
（2）粗加工R15弧面和20°斜面
刀具和切削参数设臵与（1）相同
粗加工R15弧面
粗加工20°斜面
1．开粗尽量选用平底刀或圆角刀 2．刀径大小选择应遵守 “大刀开粗，小刀清角” 原则 3. 区域尺寸差异较大时，分区域进行加工
3. 8合金平刀开粗
8合金平刀，进给750，转速2600，每刀切深0.5mm，留 余量0.15/s，切削范围外下刀和螺旋下刀
数控铣削加工案例分析
周智敏 友嘉机电学院数控教研室
超声磨削陶瓷材料磨削力研究_陈凡
一， 但由于其自身化学键及其微观结构的特点， 脆性大 很难进行机械加工。因此研究如何利用一些加工方法 把纳米陶瓷加工成一定要求的零件，是纳米陶瓷进入 工程实际应用的关键。 磨削力是磨削过程中的重要物理量，是表征磨削 状态的重要参数，是影响被加工零件精度和表面质量 磨削力一方面可以反映 的关键因素 。在磨削过程中，
4 实验结果与讨论
4.1 磨削深度对超声磨削力的影响
图 4 显示在超声磨削下， 磨削力随磨削深度的增
加而增大，这是因为当磨削深度很低时陶瓷发生的塑
性变形很小， 因而磨削力也很小； 当磨削深度增大时， 参加磨削的有效磨粒数增多， 并且接触弧长增大， 因此 力明显低于普通无超声下的，并且超声磨削力随超声 在相同的磨削参数下， 超声下的磨削 磨削力增加很快。
此超声磨削力可以表示为：
（10 ）
由以上分析可知， 在超声磨削过程中磨削力 F 与
机床、 工件以及磨削参数等都有关系， 并且可以预测出
Nd ? ? s ?
k0 D a p Ds ? 6? g ? 2 ? − d0 ?
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2 3
（6 ）
超声磨削力随振动频率的增加而减小；随磨削深度的 的增加而增加。
z
? ?V 4 tan r ?V
S ?P ?A V ??? ( ) C ?a 1? − V
（9 ）
−d
x
ap
P
Vs
aP— ——实际磨削深度； 式中：
aO—— —名义磨削深度； Si—— —砂轮静刚度； St—— —磨头刚度；
Vw
A, f
Sw— ——工件及工作台静刚度；
图1
超声磨削运动简图
k， An—— —比例系数；
1 引言
陶瓷飞行体的微沟槽结构曲面精密磨削与减阻性能_鲁艳军
机
械
工 程
学
报
Vol.50 Aug.
No.15 2014
JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
DOI：10.3901/JME.2014.15.180
陶瓷飞行体的微沟槽结构曲面精密磨削 与减阻性能*
鲁艳军 谢 晋 程 剑 罗敏健
广州
邢允波
510640)
(华南理工大学机械与汽车工程学院
摘要：为减小飞行阻力和增强雷达散射，提出采用精密磨削和微细磨削组合加工工艺在陶瓷飞行体表面加工出曲面微沟槽结 构。首先，利用精密修整后的金刚石砂轮圆环形端线沿数控曲线插补轨迹将陶瓷加工成光滑曲面，然后利用微细修整成角度 为 60°的金刚石砂轮 V 形尖端在曲面上沿飞行体轴向方向加工出微沟槽结构，最后通过风动试验分析不同曲面结构对空气 阻力的影响。磨削试验结果显示，精密磨削和微细磨削组合加工可在高度 32 mm、直径 30 mm 和表面粗糙度 0.262 m 的陶 瓷曲面上加工出深度为 578～581 m、角度为 61.56°和尖端半径为 48 m 的微沟槽结构，其深度误差仅为 3 m，曲面加 工的平均形状误差为 142 m，加工精度可控制在 0.5%以内。此外，加工后的陶瓷表面粗糙度主要受砂轮粒度和磨削工艺的 影响。风动试验结果表明：微沟槽结构曲面分别比光滑和粗糙曲面减小轴向阻力约 36%和 42%，也比光滑曲面减小侧面阻 力约 39%。因此，陶瓷飞行体的光滑曲面被加工出规则可控的微沟槽结构可以减小飞行阻力。 关键词：陶瓷；微沟槽结构；精密磨削；阻力 中图分类号：TG161
[2]
月 2014 年 8 月
鲁艳军等：陶瓷飞行体的微沟槽结构曲面精密磨削与减阻性能
超精密磨削和镜面磨削汇总
一、技术概述
二、机理和关键设备 ——超精密磨削
1、超精密磨削
二、机理和关键设备
—超精密磨削机理： (1) 微刃的微切削作用。
(2) 微刃的等高切削作用。 (3) 微刃的滑挤、摩擦、抛光作用。
二、机理和主要设备 ——超精密磨削
二、机理和主要设备 ——超精密磨削
磨屑形成过程 由于砂轮工作表面形貌特点，其磨粒工作状态有三种： ✓ 第一种：参加切除金属的称为有效磨粒； ✓ 另一种：与切削层金属不接触称无效磨粒； ✓ 第三种：刚好与切削层金属接触，仅产生滑擦而切不下
砂带磨削设备
接触轮形状
砂轮修整
➢ 车削法 ➢ 磨削法 ➢ 滚压挤扎法 ➢ 喷射法 ➢ 电加工法 ➢ 超声振动法
砂轮修整
砂轮修整
砂轮修整
砂轮修整
砂轮修整
二、磨削机理和关键设备
2 、镜面磨削
二、机理和关键设备 ——镜面磨削
• 镜面磨削切屑的形成机理在普通磨削过程 中，由于磨料的形状、粒度的大小不同， 磨料在结合剂中的分布密度及磨料在砂轮 表面的出刃高度是随机分布的，随着砂轮 工作表面高速度运动的磨料切入工件，使 得磨料对工件表面的作用大致分为３种形 式．
砂带与工件柔性接触，磨粒载荷小，且均匀，工件受力、热作 用小，加工质量好（ Ra 值可达 0.02μm）
2) 冷态磨削 (散热时间长、切屑不易堵塞) 3) 高效磨削 (效率为铣削的10倍，为磨削的5倍)
强力砂带磨削，磨削比（切除工件重量与砂轮磨耗重量之比） 高，有“高效磨削”之称
4) 静电植砂，磨粒有方向性，尖端向上，摩擦生热小， 磨屑不易堵塞砂轮，磨削性能好。 5) 制作简单，价格低廉，使用方便。 6) 应用范围广，可用于内外表面及成形表面加工。
陶瓷磨削加工图文[SiC陶瓷的磨削加工工艺研究]
![陶瓷磨削加工图文[SiC陶瓷的磨削加工工艺研究]](https://img.taocdn.com/s3/m/04d448cb79563c1ec4da7134.png)
摘要SiC 陶瓷以其优异的性能得到广泛的应用，但是其难以加工的缺点限制了应用范围。
本文对磨削方法加工SiC 陶瓷的工艺参数进行了探讨，其最佳工艺参数为组合粒度w40# 、砂轮线速度29m/s 、磨削深度0.005mm 、工件转速30r/min ，所使用刀具为金刚石刀具。
关键词超硬陶瓷SiC 磨削1 引言随着超硬陶瓷材料的广泛应用，人们对其的加工越来越关注。
由于超硬陶瓷材料通过经烧结方法制备的，不能直接作为机械零件使用，必须经过机械加工才能满足零件尺寸要求。
陶瓷材料的加工方法主要包括(1) 超声波加工利用产生超声振动的工具(模具)，带动工具和陶瓷元件间的磨料悬浮液，冲击和抛磨工件进行加工[1] 。
随着工具在三维方向上的进给，工具端部的形状被逐步复制在陶瓷工件上。
常用的磨料是碳化硼、碳化硅和氧化铝等。
一般选用的工作液为水，为提高材料表面的加工质量，也可用煤油或机油作液体介质。
用金刚石砂轮作超声波振动磨削陶瓷材料时，材料的去除速率随加工强度的增大而增高，只有达到某一临界压强时，磨料对陶瓷材料才有磨削作用(2) 激光烧蚀加工激光的能量直接作用于结构陶瓷材料局部表面，产生的瞬时高温足以使局部点熔融或汽化而去除[2] 。
美国南加州大学的Copley 等研究了Si3N4 陶瓷材料在激光加工过程中的物理化学变化，发现Si3N4 陶瓷加工后表面微裂纹密布，经测试分析后发现陶瓷并未熔融，而是直接汽化或升华，在此过程中分解为N2 和Si 单质，沉积在表面的Si 与Si3N4 热膨胀系数相差很大，因此激发出微裂纹,使强度损失30%〜40%。
所以激光烧蚀加工必须进行加工后处理。
这种方法仅适合于微钻孔、微切割、制作微结构等用刀具切削很难实现的场合。
(3) 电火花加工近年来，包括TiB2 陶瓷在内的许多高性能陶瓷具有导电特性，使得电火花加工成为可能。
电火花加工主要是通过电极间放电产生高温熔化和汽化蚀除材料，材料的可加工性主要取决于材料的热学性质，如熔点、比热、导热系数等[3,4] 。
磨削加工中的陶瓷磨削技术
磨削加工中的陶瓷磨削技术磨削加工在工业生产中是一种非常重要的工艺，它可以使工件的尺寸精度和表面质量得到大幅度的提高。
而陶瓷作为一种重要的磨料材料，能够在磨削加工中发挥重要的作用。
本文将从陶瓷磨削的基本原理入手，探讨陶瓷磨削技术在磨削加工中的应用及其优缺点。
一、陶瓷磨削的基本原理陶瓷磨料具有高硬度、高耐磨性、高化学稳定性等优点，因此在磨削加工中得到了广泛应用。
陶瓷磨料的磨削过程中，主要有微切削和微碾压两种磨削机制。
微切削是指陶瓷磨料刃口与工件表面相互作用产生的削切效应，而微碾压则是指磨料与工件表面相互作用时产生的压力和热量效应。
这两种机制的相互作用会导致工件表面的材料剥落和微观塑性变形，从而达到磨削的目的。
二、陶瓷磨削技术的应用由于陶瓷磨料具有高硬度和高耐磨性的优点，因此它在磨削加工中的应用非常广泛。
下面将从精密磨削、超精密磨削和砂带磨削三个方面来介绍陶瓷磨削技术的应用。
1. 精密磨削精密磨削是一种高度精密的磨削工艺，其目的在于对工件表面进行高精度的加工。
在精密磨削中，陶瓷磨料通常被用作磨盘和砂轮的磨料。
陶瓷磨盘和砂轮能够产生高精度的磨削效果，并能够对工件表面进行光洁度的改善，从而提高工件的使用寿命和使用效果。
2. 超精密磨削超精密磨削是一种高度精密的磨削工艺，其目的在于对工件表面进行超高精度的加工。
在超精密磨削中，陶瓷磨料常常被用作超精密磨削工具的磨料。
陶瓷磨料在超精密磨削中能够产生高精度的磨削效果，并且能够对工件表面进行光洁度的改善，从而提高工件的使用寿命和使用效果。
3. 砂带磨削砂带磨削是一种高效的磨削工艺，其目的在于对工件表面进行快速加工。
在砂带磨削中，陶瓷磨料常被用作砂带的磨料。
陶瓷磨料在砂带磨削中能够产生高效的磨削效果，并且能够对工件表面进行光洁度的改善，从而提高工件的使用寿命和使用效果。
三、陶瓷磨削技术的优缺点陶瓷磨削技术作为一种高效的磨削技术，其优点在于：1. 磨削效率高：陶瓷磨料具有高硬度和高耐磨性的特性，因此能够在磨削中产生高效的磨削效果。
精密磨削和超精密磨削
五、超硬磨料砂轮的平衡
静平衡 力矩平衡，用于窄砂轮的平衡，是在一个平面上的平衡。 （1）机外静平衡架上平衡 （2）机上动态平衡 （3）机外动态平衡
动平衡
力偶平衡，用于宽砂轮和多砂轮轴的平衡，是在一个有一 定长度的体上进行力偶平衡。 一般在动平衡机上进行。
2016/6/6
超精密磨削
一、超精密磨削和镜面磨削
开式砂带磨削
闭式砂带削
砂带磨削分类： 按砂带与工件接触形式 分为接触轮式、支承板 （轮）式、自由浮动接 触式和自由接触式。 按加工表面类型分为外 圆、内圆、平面、成形 表面等磨削方式。
开式砂带磨削
一、砂带磨削方式、特点和应用
砂带磨削特点
1）砂带与工件是柔性接触，磨粒载荷小而均匀，砂带磨削 工件表面质量高，表 面粗糙度可达Ra 0.05～0.01μm，砂带磨削又称“弹性”磨削。 2）砂带制作时，用静电植砂法易于使磨粒有方向性，力、热作用小，有较好的 切削性，有效地减小了工件变形和表面烧伤。工件的尺寸精度可达5～0.5μm， 平面度可达1μm。砂带磨削又有“冷态” 磨削之称。 3）砂带磨削效率高，无需修整，有“高效”磨削之称。 4）砂带制作简单方便，无烧结、动平衡等问题，价格也便 宜，砂带磨削设备结 构简单，有“廉价”磨削之称。 5）砂带磨削有广阔的工艺性和应用范围、很强的适应性，有“万能”磨削之称。
磨削效率高。
综合成本低。
二、超硬磨料砂轮修整（修整过程）
整形
对砂轮进行微量切削，使砂轮达到所要求 的几何形状精度，并使磨料尖端细微破碎， 形成锋利的磨削刃。
修锐
去除磨粒间的结合剂，使磨粒间有一定的容 屑空间，并使磨刃突出于结合剂之外（一般 是磨粒尺寸的1/3左右），形成切削刃。
二、超硬磨料砂轮修整（修整方法） 车削法 磨削法
磨削参数对陶瓷加工表面粗糙度影响的实验研究
第3期(总第130期)2005年6月机械工程与自动化ME C H A N I C A L E N G I N E E R I N G &A U T O MA T I O NN o .3=====================================================================J u n .文章编号:1672-6413(2005)03-0090-03磨削参数对陶瓷加工表面粗糙度影响的实验研究李向东(山西机电职业技术学院,山西长治046011)摘要:介绍用正交实验法分析磨削反应烧结S i 3N 4陶瓷时,树脂结合剂金刚石砂轮磨削参数对表面粗糙度的影响。
通过对砂轮粒度、砂轮速度、磨削深度、进给速度等四因素及各因素之间交互三水平实验的数据分析,找出了对表面粗糙度影响的一些规律,确定了降低表面粗糙度的磨削参数优化组合。
该研究结果完善了单因素分析形成的影响规律,对生产领域有重要的指导意义。
关键词:陶瓷;磨削参数;表面粗糙度;研究中图分类号:T G 580.6文献标识码:A收稿日期:2004-12-30作者简介:李向东(1962-),男,山西高平人,副教授,硕士。
0引言本实验采用正交试验法研究用金刚石砂轮磨削加工陶瓷材料时砂轮粒度、磨削深度、砂轮速度、工件进给速度等因素及不同因素搭配对磨削加工表面粗糙度的影响,从而寻找砂轮特性和磨削用量参数的合理组合,提供合理选用砂轮特性和磨削用量参数的规律。
1实验设计1.1实验条件本实验选择使用陶瓷磨削加工中应用最广泛的树脂结合剂金刚石砂轮,砂轮浓度为100%(砂轮中金钢石的质量分数为100%),砂轮直径300m m 。
试件采用反应烧结氮化硅陶瓷材料,磨削加工使用H Z -63型精密卧轴矩台平面磨床,水基磨削液,以R a 值作为表面粗糙度评定参数。
1.2实验因素和因素水平本实验研究的单因素有四个,各因素取三水平,详见表1。
数控机床的镜面加工与光学零件制造技术研究
数控机床的镜面加工与光学零件制造技术研究近年来，随着科技的不断进步，数控机床在制造业中的应用越来越广泛。
其中，数控机床的镜面加工与光学零件制造技术尤为重要。
本文将对这一技术进行深入研究，探讨其应用前景和挑战。
一、数控机床的镜面加工技术镜面加工是指在工件表面形成高度光滑、无明显凹凸的表面。
而数控机床的镜面加工技术则是通过计算机控制，使刀具按照预定的路径进行加工，从而实现高精度的镜面加工。
这一技术的应用范围非常广泛，包括光学、半导体、航空航天等领域。
在数控机床的镜面加工过程中，关键的一步就是刀具的选择。
通常情况下，刀具的尺寸、材质和刃口的形状都会对加工效果产生重要影响。
同时，刀具的刃口磨损也是一个需要考虑的问题。
为了保证加工质量，操作人员需要定期检查和更换刀具，以保持刀具的良好状况。
另外，数控机床的镜面加工技术还需要考虑工件的稳定性。
由于镜面加工对工件的表面要求非常高，因此在加工过程中需要采取一系列措施来保持工件的稳定性，避免因振动或变形而影响加工质量。
二、光学零件制造技术的挑战光学零件制造技术是指利用数控机床等设备制造光学器件的过程。
光学器件的制造对加工精度和表面质量要求非常高，因此对数控机床的性能和操作要求也较高。
首先，光学零件制造技术需要提高数控机床的加工精度。
在光学器件制造过程中，常常需要达到亚微米甚至纳米级的加工精度。
这对数控机床的控制系统和传动系统都提出了很高的要求，需要保证机床的高稳定性和高精度。
其次，光学零件制造技术还需要提高数控机床的表面质量。
在光学器件的制造过程中，表面的光滑度对光学性能有着重要影响。
因此，数控机床需要具备高精度的刀具和优秀的切削液系统，以实现高质量的表面加工。
此外，光学零件制造技术还需要解决材料选择和加工过程中的热变形问题。
光学器件常常需要使用特殊材料，如光学玻璃、单晶硅等，这些材料的加工难度较大。
同时，在加工过程中由于热影响造成的热变形也是一个需要解决的问题。
超精密磨削和镜面磨削
二、磨削机理和关键设备 ——镜面磨削
• ELID磨削方法除适用于金刚石砂轮外，也适用于 氮化硼砂轮，应用范围几乎可以覆盖所有的工件 材料。它最适合于加工平面，磨削后的工件表面 粗糙度可达Rq1nm的水平，即使在可见光范围内， 这样的表面确实可以作为镜面来使用。ELID磨削 的生产率远远超过常规的抛光加工，故在许多应 用场合取代了抛光工序。最典型的例子就是加工 各种泵的陶瓷密封圈，传统的工艺是先磨再抛光， 采用ELID磨削，只需一道工序，既节约时间又节 省投资。
结合剂发生氧化，氧化层阻止电解进一步进行。在切削力
作用下，氧化层脱落，露出了新的锋利磨粒。由于电解修 锐连续进行，砂轮在整个磨削过程保持同一锋利状态。
金刚石砂轮 （铁纤维结合剂） 电刷 冷却液
＋ －
电源
冷却液 进给
ELID（Electrolytic In-Process Dressing）
二、磨削机理和关键设备 ——镜面磨削
第三种：刚好与切削层金属接触，仅产生滑擦而切不下
金属。
二、机理和主要设备 ——超精密磨削 一个有效磨粒切削过程分析如下：
二、机理和主要设备 ——超精密磨削
砂轮磨削 固结磨料 加工 精密和超精 密磨料加工 固结磨具 油石研磨
精密珩磨
砂带磨削
涂覆磨具 游离磨料 加工 精密研磨
精密抛光
砂带研抛
二、机理和设备 ——超精密磨削超硬磨料砂轮
接触轮卷带轮砂带轮成卷砂带工件接触轮硬磁盘装在主轴真空吸盘上砂带磨削示意图v砂带砂带轮卷带轮f径向进给f径向振动几种砂带磨削形式a砂带无心外圆磨削导轮式工件导轮接触轮主动轮砂带工件接触轮主动轮砂带b砂带定心外圆磨削接触轮式c砂带定心外圆磨削接触轮式工件接触轮主动轮砂带接触轮砂带工件d砂带内圆磨削回转式工件支承板主动轮砂带工作台e砂带平面磨削支承板式f砂带平面磨削支承轮式支承轮工件砂带接触轮用于磨削管件的用于磨削管件的砂带磨床砂带磨床砂带磨削设备砂带磨削设备砂带磨削设备砂带磨削设备接触轮形状砂轮修整?车削法?磨削法?滚压挤扎法?喷射法?电加工法?超声振动法?砂轮修整?砂轮修整?砂轮修整?砂轮修整?砂轮修整二磨削机理和关键设备2镜面磨削二机理和关键设备镜面磨削?镜面磨削切屑的形成机理在普通磨削过程中由于磨料的形状粒度的大小不同磨料在结合剂中的分布密度及磨料在砂轮表面的出刃高度是随机分布的随着砂轮工作表面高速度运动的磨料切入工件使得磨料对工件表面的作用大致分为3种形式
镜面磨削加工的步骤及磨削液性能要求
镜面磨削是使工件表面达到低于0.01微米的粗糙度，从而出现镜面般清晰成像效果的磨削加工，常用于一些高精密度或者是拥有高附加值的零件表面。
镜面磨削所使用的磨床应具备很高的精度和刚度，主轴旋转精度高于1微米，砂轮架相对工作台的振幅则要小于1微米，另外还要拥有减振功能。
横向进给机构能实现精确微动，工作台在低速运动时不能出现爬行现象。
一、镜面磨削步骤1、平衡和修整砂轮砂轮装上法兰后，要进行静平衡，主要分三步。
先是进行粗的静平衡，然后装在砂轮轴上修整二端面和外圆，接下来再进行精确的静平衡。
静平衡完成以后，还要对砂轮进行修整，降低砂轮表面粗糙度，这一步将直接影响最终的加工效果。
修整砂轮的工具为刀尖直径在0.8毫米以内的精钢石刀具，修整过程中，要使用足够的磨削液或其他的冷却液，不断冲刷在砂轮和金刚石刀的接触点上，冲走砂轮碎屑，以免影响磨削质量。
2、确定磨削液磨削加工能获得很高尺寸精度和较低的表面粗糙度。
磨削时，磨削速度高发热量大，磨削温度可高达800-1000℃，甚至更高，容易引起工件表面烧伤和由于热应力的作用产生表面裂纹及工件变形，砂轮磨损钝化，磨粒脱落，而且磨屑和砂轮粉末易飞溅，落到零件表面而影响加工精度和表面粗糙度，加工韧性和塑性材料时，磨屑嵌塞在砂轮工作面上的空隙处或磨屑与加工金属熔结在砂轮表面上，会使砂轮失去磨削能力，因此，为了降低磨削温度，冲洗掉磨屑和砂轮末，提高磨削比和工件表面质量，必须采用冷却性能和清洗性能良好、并有一定润滑性能和防锈性能的切削液，可选用联诺化工SCC730A 水性环保切削液选用特制的高性能极压添加剂、防锈剂等其它添加剂复配而成，是高性能的多用途切削/磨削液。
与水混合时，可形成稳定的透明溶液。
本产品具有良好的极压润滑性、防锈性、冷却性和清洗性。
具有极强的抗微生物分解能力，在不同的水硬度条件下，仍可保持其稳定性。
使用寿命为普通乳化油的5倍以上。
SCC730A磨削液优点●代替传统乳化油，适合于所有材质的加工，；●采用水溶性、油溶性防锈剂，保障设备及工件防锈；●优异的生化稳定性，抗腐败能力强；●低泡沫倾向，清洗性能好●透明度高，有利于监察工件的表面加工状态磨削液的选用就不同加工方法的特点，选用的合理的磨削液才能加工出符合要求的产品。
镜面磨削时易产生的缺陷和措施
镜面磨削时易产生的缺陷和措施平面磨床上进行镜面磨削，往往会产生一些缺陷，如表面波纹、烧伤、划痕、花纹和磨痕（丝流）明显等，针对这些问题，可采取以下措施：1）表面波纹大多数是由于砂轮振动引起的，如轴承间隙过大、主轴偏调、电动机转子动平衡不良、主轴和轴承间油膜不匀等。
另外，砂轮平衡得不好也会产生波纹。
如果砂轮平衡得很好，仍有波纹出现，那就必须检修或调整砂轮及其配合部位，才能*消除波纹现象。
2）加工硬度高的材料时，砂轮磨削效率差，磨削点会产生高温，容易烧伤工件（例如，磨削W18Cr4V时，更容易产生烧伤）。
为了防止烧伤，磨削点处必须有充足的磨削液。
另外，背吃刀量也要适当，不宜过大。
*方法是降低砂轮的线速度，大约在18m/s左右为宜。
在M7120A磨床上采用1440r/min的低速，基本上可消除烧伤现象。
砂轮线速度降低后的另一个优点是减少砂轮架振动，随之也可减小和消除波纹现象。
3）镜面磨削中出现划痕的情况大致有两种：一种划痕没有规律，这是磨削液不纯，带出来的杂质和磨粒被冲到砂轮和工件之间划伤的。
消除这种划痕的方法，要求磨削液过滤，一般采用磁性、铜丝网三道过滤；另一种划痕是一行行像虚线似的，较浅，长短距离大致一样，这是砂轮磨粒将要脱落时，随着砂轮旋转而划伤的。
这时的消除方法是在修整砂轮时，使用充足的磨削液，并将砂轮二端面修成外宽内窄的斜状。
另外，砂轮选择也要适当，不要太软，不要用自砺性太好的砂轮。
4）镜面磨时，易出现的花纹形状有多种形式。
涂装生产线产生花纹的因素也很多，其主要原因是振动造成的，其中有砂轮周期性振动，也有外界影响和邻近机床的振动等，还有砂轮过钝时，行程不稳时，也会出现花纹。
当邻近机床不开动时进行磨削，这时花纹就不大容易出现了。
5）镜面磨削中的磨痕（丝流）比较明显时，要去除这种丝流，得改用细粒度砂轮。
但使用细粒砂轮时，必须考虑以下几点：①精修砂轮时石刀要尖锐，磨削液要充足，及时冲走碎屑，以免影响砂轮表面。
数控磨床磨头及磨削准备
数控磨床磨头及磨削准备数控磨床磨头的前后轴承外圆呈锥形，与轴承座内锥孔有三条等分的凸缘接触，在使用过程中发生了磨头抱轴、振动、发热现象。
经分析，发现数控磨床中砂轮轴的轴颈部分表面有纵向裂纹，前、后轴承外观则没有明显缺陷，磨损量也不大，对磨头进行拆检，未发现砂轮轴有弯曲，仅在轴颈部分有浅表纵向裂纹。
前、后轴承的外锥凸缘与轴承座孔接触良好，轴承内孔无明显损伤。
由此认为磨头无法工作的主要原因是前、后轴承的几何精度发生变化，三油楔形状及大小不一致所造成。
数控磨床磨削提前准备：1、产品工件提前准备对于零件的性能指标及加工规定，零件材料采用弹簧钢、调质钢T10A和碳素工具钢CrWMn等。
先开展铣削加工，前端φ4mm一部分进行并加工出中心孔，内孔φ0.7－0－0.005mm及φ0.372－0－0.006mm一部分留0.5～0.6mm磨削加工容量，以后开展淬火处理（要防止热处理形变）；热处理后，在磨床上自放心液压卡盘夹紧φ4mm一部分，在φ0.372mm一部分磨外出锥优良，随后夹紧将φ4mm一部分明亮无光洁度，φ0.7mm、φ0.372mm一部分留精加工容量0.3mm。
2、砂轮提前准备为做到产品工件规格、形位精度及外表粗糙度规定，砂轮宜采用中软、粗粒度的规格型号，如采用38A100砂轮。
为了良好地确定加工品质，要用笔对砂轮开展细心调整。
3、数控车床及辅具的提前准备因为该零件部位及规格精度规定高，因而规定机床主轴转动精度在0.0012mm之内，常用高精密分度盘具备调心脏功能及高精密旋转精度。
此外，为了良好地确定磨削全过程中，工作服中心中心线与砂轮转动轴心平行面，应提前准备磁性表架、内径百分表，为了良好地所加工工作服的圆柱度规定，便捷加工全过程中对工作服圆柱度的调节，与此同时应提前准备千分尺一副。
对此故障采用刮研结合的方法来进行维修：1、加注润滑油依次进行装砂轮前和装砂轮后的空转试验，后进行磨削试验。
经过研磨，使前后轴承有三条与其外锥凸缘相对应宽为15mm的通长矩形接触面。
磨床主轴颈陶瓷涂层摩擦磨损机理研究的开题报告
磨床主轴颈陶瓷涂层摩擦磨损机理研究的开题报告一、选题背景和研究意义磨床主轴颈是磨床重要的组成部分，其质量对磨削加工的精度、效率和品质有着重要的影响。
传统的磨床主轴颈通常采用铸铁等金属材料制作，但其具有耐磨性差、热稳定性差等缺陷，容易出现摩擦磨损和热变形等问题，影响磨削加工的精度和效率。
近年来，随着纳米技术和陶瓷材料技术的发展，陶瓷涂层作为一种新型的表面处理技术，被广泛应用于航空、汽车、机械等领域，具有优异的耐磨性、热稳定性、化学稳定性和电绝缘性等特点。
因此，对磨床主轴颈陶瓷涂层摩擦磨损机理的研究具有重要的现实意义和学术价值。
二、研究内容和方法本研究旨在通过实验研究和理论分析，探究磨床主轴颈陶瓷涂层的摩擦磨损机理，具体内容如下：1. 制备不同类型的磨床主轴颈陶瓷涂层样品，包括单层和多层涂层，对其物理化学性质和组织结构进行表征和分析。
2. 基于磨削力学理论和统计学方法，设计磨擦实验装置，研究不同工况下样品的摩擦磨损行为和磨损机理。
3. 利用扫描电子显微镜、能谱分析仪等现代表征技术，对涂层表面形貌、微观结构和化学成分等方面进行分析和研究。
4. 基于摩擦磨损的实验数据，建立涂层摩擦磨损数学模型，探究影响摩擦磨损的关键因素，为优化涂层性能提供理论基础和参考。
三、研究预期结果和意义本研究预期将获得以下结果：1. 通过实验和分析，探究磨床主轴颈陶瓷涂层的优异性能和摩擦磨损机制，为其在磨削加工领域的广泛应用提供科学依据。
2. 建立涂层摩擦磨损数学模型，探究摩擦磨损机理，并优化涂层制备工艺、性能和寿命，提高其在工业生产中的应用效果。
3. 为未来磨床主轴颈材料研究和表面处理技术提供新的思路和方法，推动磨削加工领域的发展和进步，提高我国制造业的整体竞争力。
陶瓷研磨
陶瓷研磨随着陶瓷元件在工程上的广泛应用，如切削工具汽车阀包装（密封）元素轴承活塞转子等，使得先进陶瓷磨削在磨削加工中的作用已经加重。
陶瓷组件在相应的金属方面的改进的性能和更好的效率有许多的优势。
然而,有利的特性在加工过程中都伴随着困难，与磨削主要相关的原因是这些先进的陶瓷和要求所需的精度和表面质量地面组件有高硬度和刚度。
对于脆性材料获得良好的表面光洁度和高尺寸的精度磨削是一种重要的工艺成型。
它是一个复杂的过程,包含复杂的之间的交互大量的变量,如机床,砂轮、工件材料和操作对位米。
精密陶瓷组件需要严格遵守关闭公差和表面光洁度的性能，在活泼表面抛光研磨过程中这些对组件的可靠性有很大的影响。
有各种各样的因素,控制尺寸精度和在磨削表面光洁度,因此,发展分析或经验模型的可靠预测加工性能成为一个关键问题。
一个一致连续的建模必须首先从最基本的物理过程，它给出了个体研磨颗粒与工件相互作用的过程。
然后,必须将这一过程扩展到整个砂轮的运动过程中。
单一砂砾工件相互作用可以使用未变形的芯片厚度来显示其特性。
这个未变形的芯片厚度是一个变量，通常用来形容地面表面的质量以及评估整体磨削系统竞争力。
然而,没有一个这样的综合模型可以在大范围的操作条件下预测未变形的芯片测厚范围。
原因在于事实上,许多变量的影响这一过程。
许多这些变量是非线性的,相互依存的,或者是很难量化的。
因此,到目前为止还没有完全可行的和实验调查可以非常详尽但有限的适用性[3]的可用模型。
所以,尝试为磨削的碳化硅和金刚石磨料开发一个理论模型来预测未变形的芯片厚度。
尽管不同的研究努力在陶瓷磨削方面超过去年二十年来,更需要建立规范理论模型进行预测未变形的芯片厚度，来提高产品质量，增加减少加工成本创造。
因为表面产生的大量的切削刃的表面的砂轮、工件表面上产生凹槽由单个颗粒紧密地反映了几何颗粒的显示。
因此,从考虑颗粒提示几何来看它是可能用来评估未变形的芯片厚度。
因为这些切削刃的大小在轮子表面随机性质,对未变形的芯片厚度无法预测在一个确定的方式。
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三轴数控磨床的镜面陶瓷磨削摘要:在这篇文章中，利用陶瓷材料如Si3N4和Al2O3-TiC等实现了工件平均表面粗糙度小于10nm的水平。
针对这套磨削操作系统，已设计和制造出了三轴数控研磨机床。
磨床由空气轴、高阻尼树脂混泥土底座和一个三轴数控控制器带有高分辨交流伺服系统组成。
磨床的动态特性，如轴的固有频率和阻尼均已通过实验测量。
同时，利用光整加工使得砂轮平直度为1μm的精确度取得了有效的提升。
©1997爱思唯尔的科学有限公司1 简介随着由硬脆材料组成的超精密零部件已经越来越多的被当今社会所利用，关于结构的制陶技术、电子的制陶术、光学玻璃和热加工钢铁已经逐步成为一项重要的研究领域。
然而，研磨那些硬脆材料使用传统的研磨机是非常困难的，况且是超精密研磨。
单点切断工件已经有效的应用于切断柔软的材料，但是不能用于硬脆材料。
金刚石或CBN材料的研磨轮或许可以应用于这些硬脆材料，只要精度没有要求在亚微型。
近期，通过铸铁纤维结合金刚石砂轮研磨和电解加工（ELID）方法的发展使得超精密研磨那些硬脆材料逐步成为可能。
通过这种方法，已经得到了硬脆材料的光滑镜面。
这些镜面的表面粗糙度和形状精度已经分别达到了纳米和亚微型水平，为研磨机床提供了合适的静态和动态性能。
因此，提高超精密研磨机床的刚度和高精确度以便用于脆硬材料的镜面磨削非常重要。
同时，适用于特殊的陶瓷和机床的ELID的机械加工参数的测量也非常重要，因为机床的磨削由复杂的元素组成，比如滚珠丝杠、线性运动导向块等。
在这篇文章中，陶瓷材料的镜面磨削，如Si3N4和 Al23-TiC材料应经完成得到。
对于磨削操作，原始型的三轴超精密数控研磨机已经设计和制造出。
因为机床的底座与整体的动态刚性有很大的牵连，所以设计和制造出树脂凝结剂机床底座来提高它的动态性能。
研磨机床的特性评价由研磨机床磨削硬脆材料时的振动测试完成。
2、研磨机床的设计对于高的旋转精度和平滑进给运动，超精密研磨机床的轴和进给原理机制应当具有较高的刚度和低摩擦阻力。
同时，结构材料也必须具备高刚度和高阻尼。
由于空气静压主轴具有较高的旋转精度，因此已经广泛应用于超精密机床。
在这篇文章中，因空气轴箱内有发动机驱动，具有高速转动和低摩擦功能而被选用。
所构建的发动机类型去除了轴的装配以及携带发动机的困难，尽管未来轴的趋势是提高它的抗温性能。
这台机床在X轴的行程长400mm,Y轴为250mm，Z轴为300mm。
这台机床的最大功率为1.1KW，主轴的转速在3400r/m到10000r/m之间。
轴的转速取决于转换的频率。
主轴的径向最大承受力为600N，轴向承受力最大为430N。
在铸铁纤维（CIFB）结合金刚石砂轮使用ELID加工，使得剪切力在20N 到50N之间，这样的主轴机床是适合用于镜面磨削加工的。
滚珠丝杠和线性导向块是用于进给装置。
三轴的位姿由交流伺服电动机和CNC管理控制，它们是由日本的FANUC公司制造。
相对坐标的模型确定是用于伺服电动机的控制。
每转50000脉冲用于工作平台和拖具运动，每转100000脉冲用于主轴箱。
图1表示磨床用于超精密加工的图示。
这台机床的树脂结合剂的底座由混合的环氧基树脂、沙和卵石制造。
为了得到最适宜的材料性能和重量比例去构造超精密研磨机床的底座已通过数次实验来完成了。
发现最适宜的重量比例是50%的卵石、42.5%的沙和7.5%的环氧基树脂。
这项工作中，环氧基树脂使用的是韩国IPCO公司的IPCO 410树脂和IPCO 183变硬系统。
为了评价由树脂凝结成的图1 用于超精密加工磨床的图示底座与铸铁底座、单一的由树脂和铸铁凝结成的底座性能相比较。
表1展示了树脂结合剂底座和铸铁结合剂底座性能的比较。
当树脂重量比例合成为7.5%时，它的热量膨胀系数与铸铁和阻尼比率是9倍的铸铁底座一样。
由于这种具有特殊系数的树脂结合剂底座比铸铁结合剂底座小，因此在同等的刚度情况下它可能在某些区域更薄。
然而，在这种情况下树脂凝结的底座动态系数也将变得更高，因为动态系数是材料的模数和阻尼的比。
图2展示了树脂结合剂底座和铸铁底座的频率响应。
机箱形状的选择是为了提高床身的弯曲度和扭转度。
底座由最合适的比例树脂凝结而成。
表1 铸铁和树脂凝结的比例铸铁树脂凝结阻尼因素 0.04～0.05%(处于I000 Hz) 1.3～1.4%(处于I000 Hz)模数（E） 95GP 25GP重力 (ρ g) 71.97 kN m -3 21.66 kN m-3刚度 (E/ρ g) 1.35 x 106m 1.15 x 106m热量 0.43 kJ (kg·K)-1 0.6～0.8 kJ (kg·K)-1热量膨胀系数(α) 12 μm m-1 ℃-1 8.1 ～ 17 μm m-1 ℃-1热量导电性 75W(m·K)-1 1.9～2.1W(m·K)-1图2 树脂结合剂底座和铸铁底座的频率响应:（a）铸铁底座（b）树脂结合剂底座3、磨床的动态特性测试主轴和主轴箱的动态特性包括给主轴一定的脉冲信号以及测量它的反应。
用于振动测试的装置有FFT分析仪、冲击锤体、加速计和信号扩大器。
图3给出了振动测试的测量系统图。
图3 振动测试的实验机构振动测试的主轴有两种工作方式：一种情况是加速计安装于轴箱内，另一种情况是安装于轴头主轴端。
这两种情况的结果基本相同。
当空气压力高于0.5MP 时，主轴的固有频率为815HZ，远远高于主轴在工作范围转动的频率，以及阻尼系数仅为1.1%。
图4表示了已测量的包括轴在内的主轴箱的动态特性。
最大固有频率在X 和Z方向分别为250和142.5HZ。
因此，当工件在机床中，主轴的转速在3000r/m 左右时就会出现共振。
为避免共振，主轴的转速应远离3000r/m。
由于发现制造出的机床刚度略低，可以推断出六个线性运动导向块相比四个导向块支撑主轴箱应该更适合，或者用更大尺寸的四个导向块。
同时，为了增加主轴箱的弯曲刚度，减少工作束缚，悬挂的主轴箱长度应该减短一些。
这样，机床的最大固有频率为545HZ，远远高于主轴的旋转速度区间与机床的进给速度。
图4 磨床的轴和主轴箱的频率响应：（a）X方向（b）Z方向4、机床性能测试磨削程序大体步骤包括整形、加工和研磨。
整型和加工两个步骤最重要，因为它们影响到轮的性能。
然而，很少有学术研究利用精密整形、加工得到镜面。
在本文中，整形程序是为了达到轮子的精确圆度和平直度。
只有在加工和实验评估完成以后，利用这台机床的研磨才算完成。
4.1 Elid 磨削加工为了金刚石砂轮修整后有效，使用了ELID研磨加工。
图5（a）表示了ELID的加工原理。
光滑接触笔刷的的地方为正极，电焊条连接以下的地方为负极。
正极与负极之间的间隙大约为0.1mm，在供给引导磨削液的同时进行电解。
图5（b）概要的表示了ELID磨削程序的图示说明，当磨削还在继续时，磨粒也被磨损。
同时，氧化物层（Fe2O3）也被磨破，因为氧化层的抵抗力小于工件施加的力，绝缘体层被破损，然后在磨削轮与电焊条之间的电流加大，电解程度加大。
因此，在稳定的电化学进行时，突出的磨粒保留不变。
由于ELID程序在平衡被腐蚀层和磨轮的磨粒之间很有效，所以为了循环利用应该选择最优化的磨粒尺寸。
图5 ELID磨削循环加工基本原理：（a）基本原理（b）循环加工4.2 铸铁纤维结合剂金刚石砂轮的修整树脂结合剂砂轮修整通常与金刚石配合使用，而铸铁纤维结合剂砂轮可以不这样，因为铸铁纤维结合剂构成的材料硬度很高。
因此利用铸铁纤维结合剂金刚石砂轮可用于超精密研磨加工。
在这篇文章中，用60目混合金刚砂树脂状结合剂砂轮充当阻尼器。
图6表示阻尼器及使用阻尼器加工的原理说明图，图中说明修整器轴工作与砂轮轴有关，要具有相等的倾斜角度（螺纹形）。
图6 原理图关于：（a）阻尼器；（b）使用阻尼器修整过程如果修整加工时轮子的进给速度保持不变，那么轮子的边缘会很圆整。
出现这种现象是因为轮子与树脂结合剂金刚石砂轮之间产生的变化力，主要决定于轮子和阻尼器之间接触的面积。
在这篇文章中，使用NC程序形成统一的砂轮表面的过程中改变了轮子的速度。
图7表示修整过程各阶段的速度分布。
通过修整加工后可发现，情况一的轮边缘圆度为4～5μm；情况二在边缘前的轮圆度为4μm；情况三轮的圆度和平直度修整在1μm以内。
图8表示每种情况下轮的侧面部分。
轮的圆度的平直度是通过尖端半径为1μm，精确度为1μm，由日本Mitutoyo 公司制造的机械刻度盘指示器测量。
图7 每个修整加工阶段的修整过程和速率情况：（a）修整过程；（b）速率情况图8 修整加工后轮的外形4.3 制造性能测试修整过后，有了ELID系统，砂轮的最初加工得以完成。
ELID加工所使用的单元直流电源（最大电流为20A）由日本的Fuji Dies公司制造，其化学溶解类型的磨削液（AFG-M：NORITAKE公司制造）用水来稀释。
图9表示预加工处理时一定时间内电焊条和轮之间的电流和电压。
图10表示轮和电焊条之间在间隙为0.1mm、轮处于转动时的电压和电流情况。
在图10中，随着轮的转动速度增加，冷却液的供应变少，同时电流也变小。
由于ELID磨削不能使用过低电流，所以轮的旋转速度不能超过4000r/m。
然而，当轮的旋转速度增加时发现轴的刚度却增加。
通过这些结果可以得出，当轮的直径为100mm应用于ELID磨削加工时，轮的旋转速度应当选在2500～3500r/m之间。
在这篇文章中，选用轮的直径为100mm，转速为3500r/m。
图11表示Si3N4材料带有和不带有ELID系统时的磨削力。
在图11中，当轮的转速增加时，发现不带有ELID系统的磨削力增加速度快于带有ELID系统。
图9 预加工过程轮与电焊条之间的电流与电压：I p表示电流；V P表示电压图10 轮具有转速时轮与电焊条之间的电流和电压：I P表示电流；V P表示电压图11 带有和不带有ELID系统时的磨削力变化情况三个不同的啮合轮分别用于超精密磨削。
325啮合轮用于粗磨削；1200啮合轮用于精密磨削；4000啮合轮用于超精密磨削。
测试遵照如下：工作台进给速度为5000mm/min；轴的转速为3500r/m；切削深度为1μm。
Si3N4的磨削力测试是用瑞士Kister公司制造的平台测力计（型号935713）完成。
图12表示剪切力的测量系统。
图13表示投入Si3N4后磨削的摩擦系数。
当轮齿数增多时，正应力（FZ ）与切应力（FX）都增大且正应力大于切应力，但是摩擦系数只有0.2。
图12 磨削力测量的实验设备图13 不同尺寸磨削轮的摩擦系数横向磨削同样伴随着1mm的横向进给量。
表2表示啮合齿轮横向剪切的平均粗糙度（Ra ）和最大粗糙度（Rmax）。