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新型材料的机械加工

发表在 ug编程教程 2019-7-11 19:19 [复制链接] 0 32

新型资料的机械加工
1.陶瓷资料的加工原理及办法
l. 陶瓷资料切屑构成机理及外表缺点的构成
陶瓷资料在刀具或磨粒的切削刃挤压效果下,会在刀刃附近产生裂纹,它先向下前方扩展,并沿着与最大主应力垂直的方向的包络线成长,如图1中裂纹扩展的路径从Ⅰ经Ⅱ、Ⅲ至Ⅳ,终究穿过自由外表构成粒状或片状的切屑。由此在切削外表Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ的区内留下凹痕,并在刀刃的后边已加工外表内因位应力而引起与外表大体垂直的裂纹等缺点。
假如切削条件合理,裂纹将能被控制不作延伸扩展,而只在刀刃前方的部分材猜中构成破碎的切属,如图1中A、B所示的破碎状况,它不深入到加工外表上,由此可获得良好质量的加工外表。
2.陶瓷资料加工的根本办法
陶瓷资料一般需经过坯料切开、磨削、研磨和抛光等工序制成所需的零件。
(l)切开 常用的机械切开办法有以下三类:
1)固定磨料切开。用金刚石锯片或带锯进行切开。
2)游离摩料切开。用盘锯、带锯加金刚石磨料或用高速磨料喷射冲击进行切开。
3)单刃切开。选用单粒金刚石切开。
为了进步切开的功率和质量,特别对一些形状较复杂的坯件,则宜用水力切开来替代机械切开。
(2)磨削 磨削简直均应用金刚石砂轮,与磨削金属资料相比,其最大的特征是法向磨削力远大于切向磨削力,一般要大5~10倍,在用砂轮端面磨削时,乃至可大20~30倍。因此,磨床要有足够的刚性,并需坚持磨粒的锐利性,一起砂轮与工件之间的压力要超越临界压力值(2~5MPa)才能确保正常的磨削。
磨削陶瓷时所用的金刚石磨粉的粒度为:粗磨0.25~0.125mm(60#~120#),半精磨0.125~0.9mm(120#~180#)。精磨0.075~0.04mm(240#~W40)。一般砂轮速度选用15~25m/s(金属结合剂)或20~30m/s( 树脂结合剂)。工件送给速度1.15m/min,吃刀量为1~2μm。磨削时应运用水溶性乳化液或低粘度的油类切削液,以避免粉状切屑或掉落的磨粒残留在工件外表上而导致外表很伤和加快砂轮磨损。
(3)研磨和抛光 它是陶瓷资料精细和超精细加工的主要办法。经过研具和工件之间的机械摩擦或机械化学效果去除余量,它使工件外表产生细小龟裂,逐渐扩展并从母体资料上剥除,到达所要求的尺寸精度和外表粗糙度。当选用细的粒度、软的研具、低的研磨压力和小的相对速度时,可获得高的外表质量和精度,但将使加工功率降低。
超精细研磨和抛光时,所用的磨粒径一般在数微米以下。为价止波加工件的氧化或因研磨液中的杂质引起外表划伤,一般要运用蒸馏水或去离子水。研磨盘的主轴应有高的回转精度和刚度,且转速不宜太高,避免振荡对加工外表产生晦气的影响。
选用化学机械研磨和抛光因为随同化学反响和水合反响,因而比纯机械研磨和抛光有高的加工功率。
2.陶瓷资料高效、高精加工办法
1.ELID超精磨削
ELID是电解在线修整磨削法的简称。它应用由金属结合剂和超硬微细金刚石(或CBN)磨料组成的砂轮,并在磨削进程中一起用电解法修锐砂轮,使砂轮始终坚持尖利,然后确保在高效条件下进行超精细磨削,故它是镜面磨削脆性资料(如陶瓷、玻璃、硅和铁淦氧等)的一种先进办法。
应用ELID办法对陶瓷资料进行高的资料切除率的磨削可以大大降低磨削费用。当选用合理的砂轮修整参数时,可使摩削力比用传统磨削办法降低l~2倍,而且还能在接连磨削进程中磨削力简直坚持不变(图2),有利于进步资料切除率和确保加工外表质量的稳定。
ELID的砂轮修整步骤为:
1)砂轮整形,用粒度100#砂轮在300r/min下打砂轮;
2)机械修整,用粒度400#Al2O3砂轮在300r/min下修整;
3)电解预修整,在300r/min和90V下电解修整30min;
4)磨削进程ELID修整,电压60V,电流IP=6A,电路闭合和断开时刻已τo=τoff=μs。
2.精细陶瓷球的研磨加工
陶瓷球的精度对陶瓷轴承的运转精度和高速性有很大影响。精细和超精细主轴轴承选用的陶瓷球的公差等级为G5,其球的直径变动量和球形误差≤0.13μm,外表粗糙度Ra0.02μm。为了能高效地确保到达精度要求,其加工关键:
1)要经粗、精、超精研磨和抛光等多道工序,由粗到精逐渐减小磨料粒度、研磨压力和研磨速度(表12),并逐渐延伸研磨的时刻。
2)降低研磨压力并减小研磨盘的跳动(或选用很低的研磨速度),可以有效地减小外表粗糙度和波纹度。
3)研磨剂应遵从少量勤添的准则。
4)陶瓷球的资料应选用细密和缺点小的热流体等静压烧结Si3N4(HIPSN)或ZrO2。
5)选用锥形研磨法以进步研磨功率。图2所示上研磨盘为锥形使陶瓷球在研磨时有较大自旋角(>45o),使陶瓷球充分自旋增强回转滑动,因而比一般的V形槽研磨法有高的研磨功率。
3.浮动抛光法(Float Polisbing)
当工件与研具作高速相对运动时,因为抛光液的流体动压效应使工件微量浮起与研具脱离触摸,液膜中的微细软磨料与工件外层外表的原子相互扩散,降低了工件最外层外表的原子结合能,因而能被磨粒粒子冲击去除,到达光整工件外表而又不致产生表层晶体的错位。虽其加工功率较低,但是一种可获得极高的平面度,而又没有端面塌边和变形缺点的高外表质量的超精细加工办法

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