超高速陶瓷CBN砂輪關(guān)鍵技術(shù)及其磨削特性研究

國內(nèi)對超高速陶瓷CBN砂輪磨削技術(shù)的研究尚處于起步階段，其磨削特性與加工機理的研究幾乎是空白。本項目基于申請者已經(jīng)取得的超高速磨削與電鍍CBN砂輪研究成果，進行集表面創(chuàng)成、工件表面創(chuàng)成、砂輪磨損與修整為一體的陶瓷CBN砂輪超高速磨削計算機仿真與實驗研究；通過計算機仿真與實驗，研究超高速陶瓷CBN砂輪磨削加工的材料去除機理和加工特性，獲取合理的磨削加工工藝參數(shù)；研究超高速陶瓷CBN砂輪的磨損機制、砂輪磨鈍標準以及修整參數(shù)的優(yōu)化；確定超高速陶瓷CBN砂輪實現(xiàn)脆性材料（陶瓷、硅片等）“延性域”加工的材料去除機制轉(zhuǎn)變的臨界條件，并建立典型材料工件表面質(zhì)量的研究和評價體系；在理論研究的基礎(chǔ)上開發(fā)具有實用價值的高性能超高速陶瓷CBN砂輪。針對超高速陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪關(guān)鍵技術(shù)，將傳統(tǒng)的砂輪制備工藝與納米復合材料技術(shù)相結(jié)合，制備出了具有優(yōu)越性能的超高速納米陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪。同時綜合運用計算機仿真技術(shù)、現(xiàn)代測量技術(shù)、超高速磨削加工等一系列先進技術(shù)，在理論分析基礎(chǔ)上，通過仿真優(yōu)化與實驗研究相結(jié)合的方法，揭示了超高速陶瓷CBN砂輪的磨削加工機理與特性，探究了陶瓷CBN砂輪延性域磨削特性，研究了超高速納米陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪的磨損狀態(tài)與特性，同時為超高速納米陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪的制備及應(yīng)用提供了理論與技術(shù)支持。本項目的研究將會推進我國超高速陶瓷CBN砂輪磨削技術(shù)的發(fā)展，縮小與國外同行的差距，打破技術(shù)壟斷，為我國難加工材料特別是超硬材料及脆性材料的加工提供技術(shù)參考。 2100433B

國內(nèi)對超高速陶瓷CBN砂輪磨削技術(shù)的研究尚處于起步階段，其磨削特性與加工機理的研究幾乎是空白。本項目基于申請者已經(jīng)取得的超高速磨削與電鍍CBN砂輪研究成果，進行集表面創(chuàng)成、工件表面創(chuàng)成、砂輪磨損與修整為一體的陶瓷CBN砂輪超高速磨削計算機仿真與實驗研究；通過計算機仿真與實驗，研究超高速陶瓷CBN砂輪磨削加工的材料去除機理和加工特性，獲取合理的磨削加工工藝參數(shù)；研究超高速陶瓷CBN砂輪的磨損機制、砂輪磨鈍標準以及修整參數(shù)的優(yōu)化；確定超高速陶瓷CBN砂輪實現(xiàn)脆性材料（陶瓷、硅片等）延性域加工的材料去除機制轉(zhuǎn)變的臨界條件，并建立典型材料工件表面質(zhì)量的預測和評價體系；在理論研究的基礎(chǔ)上開發(fā)具有實用價值的高性能超高速陶瓷CBN砂輪。本項目的研究將會推進我國超高速陶瓷CBN砂輪磨削技術(shù)的發(fā)展，縮小與國外同行的差距，打破技術(shù)壟斷，為我國難加工材料特別是超硬材料及脆性材料的加工提供技術(shù)參考。

本課題通過超高速磨削試驗及理論分析對典型金屬材料超高速下的變形地為和磨削表現(xiàn)進行了研究。探討了超高速沖擊成屑和表面創(chuàng)成機理，提出了磨削參數(shù)與材料應(yīng)變率及磨削輸出的理論聯(lián)系，研究了砂輪有效磨粒前角的變化對磨粒與工件材料摩擦作用的影響，建立了高效深磨傾斜運動熱源的基本傳熱模型，揭示了超高速深磨的基本傳熱規(guī)律及對工藝過程的影響。制造了新了磨削液供液系統(tǒng)，確定了超高速磨削的供液方式及基本參數(shù)，初步搞清了典型金屬材料超高速磨削的工藝規(guī)律。本課題研究完善了超高速磨削理論，發(fā)展了超高速磨削工藝技術(shù)，已發(fā)表論文9篇，受到國內(nèi)高度重視。本課題的研究取得多方面成果，圓滿完成了課題研究工作。

磨削液種類非常多，通?？煞譃閮纱箢愋停核苄阅ハ饕汉陀腿苄阅ハ饕海苄阅ハ饕河挚煞譃椋喝榛?、半合成、全合成。其中油溶性磨削液主要成分多為礦物油。普通礦物油是在低黏度或中黏度礦物油中加防銹添加劑。如在機械油、輕質(zhì)柴油、煤油中加脂肪酸以增強潤滑作用。另外在磨削液中加入硫、氯、磷等元素的極壓添加劑形成極壓油，其滲透能力和潤滑能力會更佳適宜表面粗糙度要求低的工序加工使用。油溶性磨削液有較好的附著性，能隔絕空氣，防止磨削區(qū)氧化和水解等不良的化學反應(yīng)。如CBN砂輪易高溫下與水發(fā)生反應(yīng)，所以使用CBN高速磨削時應(yīng)采用油性磨削液。水溶性磨削液中的乳化液含油量50%左右，半合成含油量5-40%，全合成不含油，主要由水基化合物和水組成；水溶性磨削液其具有很好的冷卻效果，且配制方便、成本低廉、不易污染。