双磨粒磨削碳化硅陶瓷仿真与试验研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:sunj2009
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SiC陶瓷以其独特的物理化学性能在航空航天领域具有广泛应用前景。近年来航空航天领域的飞跃式发展对SiC陶瓷零件的加工形状精度和表面质量有了更高的要求,因而从优化砂轮地貌和磨削工艺的角度去改善加工质量、提高加工效率的努力显得极为重要。目前,单颗磨粒磨削方法由于具有单颗磨粒切厚可控、磨削过程独立的优势而常被用来研究SiC陶瓷的磨削去除机理。然而,磨削是砂轮表面大量磨粒共同参与切削材料的过程,单颗磨粒的方法无法准确解释整个砂轮磨削过程中的多颗磨粒的共同作用对材料去除的影响。因此,本文提出了双磨粒磨削SiC陶瓷的磨粒间耦合作用的研究,基于有限元仿真和试验研究手段,确定耦合作用最强时的双磨粒排布轴向间距,并在最佳磨粒排布条件下分析磨削参数对SiC陶瓷磨削加工的影响。本文主要工作及取得的成果如下:(1)进行了两颗磨粒磨削SiC陶瓷的有限元仿真,在不同的磨粒轴向间距条件下分析了第一主应力和磨痕形貌,并根据磨削力、材料去除率的仿真结果,初步确定轴向间距在300μm左右时,磨削过程中磨粒间耦合作用最强。(2)基于单层钎焊砂轮磨粒排布基本形式,进行了两颗磨粒变轴向间距磨削试验,以磨削力、材料去除率为评价指标确定出#35/40金刚石磨粒去除材料过程发生最强干涉作用时的最佳磨粒排布轴向间距为309μm,磨削后的磨痕表面质量较好。(3)分别进行了单颗磨粒切厚、磨削深度、磨削速度等磨削参数变化的单因素实验。研究结果表明,大切厚、大切深、高速的磨削用量条件有利于SiC陶瓷材料的高效去除,但单颗磨粒切厚超过0.3μm时会迅速降低磨削表面质量,大切深产生较大的磨削作用力,而80m/s以上的高速磨削时材料以塑性去除为主。
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