工程陶瓷高效深磨磨削力和磨削能的特征及形成机理研究

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1、!!堡蜜塞塞鍪堡璧童型尘耋璧型璧墼墼篓墨垄些堡堡至窒摘要工程陶瓷因其高硬度、高抗压强度、耐高温耐磨损等优越性能，在制造领域的应用R益广泛。利用金刚石砂轮进行磨削是加工工程陶瓷最主要的工艺方法。但由于它的硬脆难加工性，目前的工程陶瓷磨削加工方法生产率低、1l【：I工成本高，而且磨削表面质量不易控制。因此，工程陶瓷的广泛应用迫切需要新的高效高质量的先进磨削加工工艺。将高效深磨技术应用到工程陶瓷的磨削加工中是探寻新的高效陶瓷磨削技术的创新。本研究力图通过对工程陶瓷高效深磨中磨削力、磨削能的特征和形成机理的对应、综合研究来探究它的磨削机理和可行性。本文在总结现有研究成果的基础上，对工程陶瓷

2、进行了系统的高效深磨试验研究。试验中通过分别改变砂轮线速度、切深、工作台速度以及在相同的比磨除率下改变切深和工作台速度，测量了PSZ和A1203两种材料在高效深磨条件下不同工况的磨削力。在此基础上研究了磨削力、比磨削能和磨削力比随磨削条件变化的特征，对它们反映出的材料去除机理和磨削力的形成机理进行了探讨，并建立了工程陶瓷高效深磨条件下磨削力的数学模型。对比磨削能的特征、形成和分配机理也进行了研究。通过研究发现，单颗磨粒磨削力、比磨削能与最大来变形切屑厚度，磨削力和磨削力比与当量切削厚度有着良好的对应关系。PSZ和A1203由于材料性能的差异有不同的材料去除方式，表现出不同的磨削性能

3、。而切向磨削力不论在塑性或脆性材料去除方式下都主要由塑性滑擦耕犁的摩擦力组成，塑性去除切屑的力非常小。两种去除方式下滑擦耕犁的摩擦机制相同，摩擦力的大小与由法向磨削力引起的正压力有关。GWerner建立的磨削力数学模型对工程陶瓷高效深磨也有普遍的意义。陶瓷磨削过程材料以脆性断裂方式被去除所消耗的能量很少，绝大部分能量消耗于磨粒对工件表面的塑性滑擦耕犁过程。单位宽度磨削功率与单位宽度的磨粒耕犁面积呈线性比例的单调递增关系。关键词：高效深磨；磨削力；工程陶瓷；试验研究；比磨削能；形成机理IIAbstractAdvancedceramicsarebecomingpopularmateri

4、alsinmanufactureindustryfortheirhighperformancessuchashardness，highcompressivestrength，thermalandwearresistance．Grindingwithdiamondwheelhasbeenwidelyusedintheproductionofadvancedceramicscomponents．However,nowadaysceramicsaregroundinlowefficiency，highcostandthequalityisdifficulttocontrol，duetoi

5、tshard—to—catcharacteristics．Newadvancedgrindingmethodsareneededurgentlytoimprovemachiningproductivityandgrindingsurfaceintegrality，SOthatadvancedceramicscanbeabroadused．TheapplicationofHEDG(Highefficiencydeepgrinding)onthemachiningofceramicsisacreationtosearchnewefficiencywaystogrindingadvanc

6、edceramicscomponents．Thisarticletrytoresearchintothegrindingmechanismsandfeasibilityofhighefficiencydeepgrindingadvancedceramicsbyanalyzingthecharacteristicsandformationmechanismsofgrindingforceandgrindingenergyintheprocess．Aftersummarizingtheresearchtheoryandexperiences，systemicexperimentswas

7、donegrindingceramicsincludingaluminaandyttriapartiallystabilizedzireoniaunderthehighefficiencydeepgrindingcondition．Grindingforceindifferentgrindingconditions--differentwheelspeed，differentdepthofcutordifferentfeedrateweremeasured．Theau