CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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小直径金刚石砂轮磨削碳化硅实验研究

叶卉 谢家富 倪安杰

叶卉, 谢家富, 倪安杰. 小直径金刚石砂轮磨削碳化硅实验研究[J]. 金刚石与磨料磨具工程. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2024.0030
引用本文: 叶卉, 谢家富, 倪安杰. 小直径金刚石砂轮磨削碳化硅实验研究[J]. 金刚石与磨料磨具工程. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2024.0030
Experimental Study on Grinding Silicon Carbide with Small Diameter Diamond Grinding Wheel[J]. Diamond & Abrasives Engineering. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2024.0030
Citation: Experimental Study on Grinding Silicon Carbide with Small Diameter Diamond Grinding Wheel[J]. Diamond & Abrasives Engineering. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2024.0030

小直径金刚石砂轮磨削碳化硅实验研究

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2024.0030
基金项目: 国家自然科学基金项目

Experimental Study on Grinding Silicon Carbide with Small Diameter Diamond Grinding Wheel

  • 摘要: 【目的】为实现碳化硅陶瓷高质量低损伤磨削加工。【方法】现使用小直径金刚石对碳化硅陶瓷开展磨削实验,依据实际砂轮形貌特征以及现在磨削理论建立磨粒未变形最大切屑厚度模型和亚表面损伤深度模型,并分析磨削切厚对磨削质量、磨削力以及亚表面损伤影响趋势,验证模型的准确性。最后结合有限元仿真,进一步揭示磨粒未变形最大切屑厚度对磨削碳化硅陶瓷表面成型机制的影响。【结果】考虑砂轮与材料表面充分接触,当砂轮线速度5.23m/s、进给速度10mm/min以及磨削深度为20μm时,此时工件表面粗糙度达到最低,为0.3865μm,并且此时磨削力工件亚表面损伤深度也达到最低,仅为4.959μm;当砂轮线速度3.41m/s、进给速度40mm/min以及磨削深度为30μm时,此时磨削力最大,为9.35N,表面沟槽残余高度达到最小,仅为4.85μm,工件表面粗糙度以及亚表面损伤达到最大,分别为Ra=0.7641μm和7.453μm。将LI模型计算亚表面损伤深度与实验值对比,其中最大误差为16.04%,其他结果的误差低于15%。【结论】表面沟槽残余最大高度不仅与磨削力有关,同时也与磨削时参与加工磨粒数目有关,随着砂轮进给速度、线速度以及磨削深度的增加不断减小;表面粗糙度、亚表面损伤主要与磨削切厚以及磨削力有关,二者变化趋势相同,随着砂轮进给速度和磨削深度的增加而增大,随着砂轮线速度的提高而减小,为得到加工后良好表面质量,需提高砂轮线速度,降低进给速度以及磨削深度。磨削切厚模型以及LI亚表面损伤模型基本正确,与实验数据变化趋势相同。在实验所选磨削工艺参数下,磨粒实际磨削切厚在碳化硅陶瓷临界切屑厚度的[-31.86%,13.95%]领域内,即材料去除方式介于塑性去除以及脆性去除之间,证明通过控制磨粒未变形最大切屑厚度可以实验材料的塑性域去除从而减小磨削产生的亚表面损伤。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2024-02-19
  • 修回日期:  2024-05-16
  • 录用日期:  2024-05-24
  • 网络出版日期:  2024-05-24

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