单晶金刚石弹性浮动研磨技术研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:jujumao222
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单晶金刚石具有高硬度、高弹性模量及优良的抗磨损、抗腐蚀和化学稳定性,在许多工业领域有着广泛的应用前景,如高精度表面切削加工刃具、飞行器窗口材料及各种科技产业等。随着科技及应用发展,人们对金刚石表面提出了更严格的要求。由于金刚石材料的硬脆特性,一般地,获得有形状要求的高精度及粗糙度值低的金刚石表面困难,因此开展金刚石的精密研磨技术研究,具有良好的应用前景和实用价值。 首先,本论文针对研磨过程中诸如金刚石硬脆材料经常遇到的问题,提出一种基于弹性浮动状态下进行金刚石研磨的加工方法,即令工件和磨具处于弹性浮动状态,在此状态下适当地设计和选择弹性系统的参数,达到有效地减小或降低传统加工过程振动等不利参数的影响,从而实现金刚石表面的超精密加工。论文基于该原理,进行了实验装置的设计和改造,并通过计算机对弹性浮动研磨加工运动轨迹控制,展开了实验研究。试验表明:弹性浮动加工方法可以获得高精度的金刚石表面。论文还对弹性浮动加工的特点进行了总结。 实验观察到金刚石弹性浮动研磨过程中存在着三个不同的加工区域:金刚石表面凹坑区、解理区、光滑区。研究认为三个区域分别与三个不同的加工阶段相对应。本研究对这些区域的产生和特点进行了分析。并对其机理进行了探讨和研究。研究认为在粗研磨盘研磨加工时,金刚石受较大载荷的冲击作用,表现为以金刚石解理去除为主的机械去除。而随着加工进化,金刚石所受到的冲击大大的减小,而且研磨盘不断的出现微刃,金刚石去除也以机械去除为主,但在弹性浮动状态下,材料能够被均匀稳定地去除,从而获得金刚石光滑表面。 论文采用单因素方法,对弹性浮动加工系统中研磨盘的转速、弹性系数对加工的表面质量的影响进行了研究。实验结果表明工艺参数的改变会对金刚石表面产生影响,选择适中的研磨速度和弹性系统的弹性系数,可以获得高精度的金刚石表面。研究表明,在目前系统下,n=180rpm和K=13.2N/mm条件下可以研磨较好的金刚石表面。 论文最后对弹性浮动加工系统能有效地衰减或隔离加工过程中产生的各种广东工业大学工学硕士学位论文振动影响进行了实验分析和研究,此外,分析了弹性浮动加工过程中,加工进化以及形成的微刃数对表面加工质量的影响,建立了微刃与金刚石表面冲击影响的力学模型。
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