[發明專利]一種單顆磨粒超高速磨削實驗方法有效

申請號：	201210038994.7	申請日：	2012-02-21
公開（公告）號：	CN102590000A	公開（公告）日：	2012-07-18
發明（設計）人：	傅玉燦;田霖;徐九華;徐鴻鈞;丁文鋒	申請（專利權）人：	南京航空航天大學
主分類號：	G01N3/56	分類號：	G01N3/56
代理公司：	南京經緯專利商標代理有限公司 32200	代理人：	張惠忠
地址：	210016***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種單顆磨粒超高速磨削實驗方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及單顆磨粒超高速磨削實驗方法，用于高仿真超高速條件下砂輪上單顆磨粒磨削過程，屬于研究難加工材料超高速磨削研究領域。

背景技術

單顆磨粒磨削實驗是研究材料磨削機理，模擬復雜磨削過程的重要手段，旨在通過合理的計算，設計單顆磨粒與工件相對運動的實驗裝置，使得單顆磨粒在工件表面劃過并形成劃痕，從而研究砂輪上單顆磨粒與工件的相互作用過程。研究單顆磨粒磨削過程對分析磨削過程中的力、溫度，材料的成屑機理以及砂輪地貌對工件加工表面質量的影響具有重要的指導意義，對磨削過程控制提供依據。磨削是機械制造中最重要的加工形式，是通過砂輪上的磨粒與工件相互作用來實現材料去除的。根據幾何干涉關系，磨削過程中砂輪上每顆磨粒所切除的切屑，在其未被切除前被稱為未變形切屑，其形狀如圖1所示。為模擬單顆磨粒去除材料的過程，由此產生了單顆磨粒磨削實驗。上世紀八十年代Ohbuchi?Y.與Matsuo?T.開創了單顆磨粒劃擦實驗的先例，隨后，眾多學者不斷改進其實驗裝置及方法，目的就是為了獲得與圖1所示相同的磨屑形狀。

建立高仿真性的單顆磨粒磨削試驗對于研究切屑變形過程，單位磨削力，尺寸效應，磨粒磨損過程，磨削比能等磨削領域中的眾多基礎性問題都具有重要現實意義。

傳統的單顆磨粒磨削的缺點是未能真正模擬單顆磨粒真實磨削狀態，只是劃擦實驗，成屑過程并非理論上“削”的過程，傳統的單顆磨粒回轉式劃擦試驗其運動軌跡所形成的未變形切屑形狀是穹形，對稱結構(如圖2所示)，而本發明的單顆磨粒磨削理論計算的切屑形狀為楔形，即磨粒在工件表面作用為軌跡是擺線形狀，如圖3所示，其更符合M.C.Shaw提出的單顆磨粒未變形切屑形狀，即更符合實際，其有利的證據是同粒度磨粒，同樣用量條件下，前者其單顆磨粒切屑的厚度遠遠大于后者切屑厚度，更遠遠小于理論計算的單顆磨粒未變形切屑厚度。另外將磨粒抽象為規則的幾何形狀，不能反映真實磨粒的多刃性及切削刃形狀復雜性。

此外，傳統單顆磨粒劃擦實驗都是在低速條件下，對于超高速條件下尤其是難加工材料(鈦合金、高溫合金，復合材料等)的單顆磨粒磨削實驗裝置與方法卻鮮為人知，超高速磨削技術是先進制造技術的發展方向與研究前沿，同時難加工材料的超高速磨削技術是目前磨削領域研究的熱點，為此，設計及完善超高速條件下高仿真性的單顆磨粒磨削實驗裝置及實驗方法已成為研究難加工材料超高速磨削工作者所要面臨的重要課題。

發明內容

本發明提供了一種一種單顆磨粒超高速磨削的實驗方法，解決上述單顆磨粒磨削實驗無法模擬單顆磨粒真實磨削狀態，不能反映真實磨粒的多刃性及切削刃形狀復雜性。

本發明采用如下技術方案：

本發明所述的一種單顆磨粒超高速磨削的實驗方法，其特征在于：方法如下：

1)、裝配好磨輪，根據試件材料的不同選取不同種類，不同粒度，不同形狀的超硬磨粒，將超硬磨粒固定在磨輪安裝到磨削機上；

2)、試樣制備：采用砂平磨試件表面，用石墨砂輪拋光，保證表面粗糙度Ra不大于0.4μm，便于對刀；

3)、在磨削之前確定單顆磨粒切屑未變形切厚，其范圍為0.01～10μm，設定磨削深度，磨削深度不能超過鑲塊上磨粒出露高度的三分之二，設定磨輪線速度磨輪線速度與實際超高速磨削線速度相同；

4)、啟動磨削機床開始首次磨削作業，控制磨輪在試樣表面以螺旋線軌跡進行磨削，在試樣表面形成一定深度的切屑，磨輪返回初始位置；

5)、磨削機床對試樣進行再次磨削作業，控制磨輪螺旋線軌跡沿第一次磨削路徑行進，在行進過程中磨輪沿軸向運動，在第一磨削切屑基礎上磨出一道偏移的磨削切屑，控制磨削機軸向進給速度以保證兩次螺旋磨削軌跡的螺距小于磨粒粒徑，兩次螺旋線軌跡的角度為大于0°小于5°；

6)、根據軌跡可知，第二次螺旋線所形成的切屑，其變形前厚度符合所要實現的單顆磨粒未變形切厚。

有益效果

本發明提供的一種單顆磨粒超高速磨削實驗方法，能夠更好地模擬超高速砂輪上單顆磨粒磨削過程，通過改變試驗的磨削用量參數，可以很方便地獲得不同單顆磨粒切削厚度的磨屑，通過對磨屑微觀形貌的觀察研究材料去除機理，為研究材料成屑過程提供實驗支持。