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超声辅助磨削工艺对微晶玻璃表面粗糙度的影响研究

詹奇云 靳刚 阎兵 李占杰 董庆运

詹奇云, 靳刚, 阎兵, 李占杰, 董庆运. 超声辅助磨削工艺对微晶玻璃表面粗糙度的影响研究[J]. 制造技术与机床, 2022, (12): 127-133. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.020
引用本文: 詹奇云, 靳刚, 阎兵, 李占杰, 董庆运. 超声辅助磨削工艺对微晶玻璃表面粗糙度的影响研究[J]. 制造技术与机床, 2022, (12): 127-133. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.020
ZHAN Qiyun, JIN Gang, YAN Bing, LI Zhanjie, DONG Qingyun. Study on the effect of ultrasonic-assisted grinding process on the surface roughness of microcrystalline glass[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (12): 127-133. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.020
Citation: ZHAN Qiyun, JIN Gang, YAN Bing, LI Zhanjie, DONG Qingyun. Study on the effect of ultrasonic-assisted grinding process on the surface roughness of microcrystalline glass[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (12): 127-133. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.020

超声辅助磨削工艺对微晶玻璃表面粗糙度的影响研究

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.020
基金项目: 国家自然科学基金面上项目(51875487);天津市自然科学基金(20JCYBJC00490)
详细信息
    作者简介:

    詹奇云,男,1996年生,硕士研究生,研究方向为先进制造技术。E-mail:804354405@qq.com

    通讯作者:

    阎兵,男,1968年生,工学博士,教授,硕士生导师,研究方向为先进制造技术。E-mail:1592151443@qq.com

  • 中图分类号: TH706

Study on the effect of ultrasonic-assisted grinding process on the surface roughness of microcrystalline glass

  • 摘要: 微晶玻璃的高脆硬性会导致其在磨削过程中出现崩碎和裂纹等问题,从而影响其使用性能和寿命。文章针对微晶玻璃,开展了其超声辅助磨削加工试验研究,探究了磨削微晶玻璃的工艺参数(主轴转速、磨削深度及进给速度)和烧结磨头粒度号差异对其表面粗糙度和表面形貌的影响规律。研究结果表明:超声磨削可显著减小微晶玻璃的表面粗糙度值,在研究的主轴转速段内降幅2.03%~36.03%,磨削深度段内降幅9.76%~17.99%,进给速度段内降幅6.98%~36.23%;相比于非超声磨削,超声磨削在较小主轴转速、磨削深度及进给速度条件下更能发挥其对微晶玻璃表面粗糙度的提升作用;较小的磨头粒径能减小微晶玻璃的表面粗糙度值并改善表面质量。

     

  • 图  1  微晶玻璃磨削试验装置

    图  2  磨粒的击压材料去除机理

    图  3  超声磨削去除材料示意图

    图  4  不同磨削参数对表面粗糙度的影响

    图  5  不同磨削参数对表面粗糙度的影响

    图  6  非超声磨削下表面形貌图(n=2 500 r/min ,h=0.15 mm,Vf=40 mm/min)

    图  7  不同磨头粒度号磨削微晶玻璃的表面粗糙度值

    图  8  不同磨头粒度号磨削微晶玻璃的表面形貌图

    表  1  微晶玻璃的主要性能参数

    材料密度/
    (g/cm3)
    硬度/
    HRC
    柏松比/
    mm
    弹性模量 /
    GPa
    断裂韧性/
    ($ \mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a}·{\mathrm{m}}^{\frac{1}{2}} $)
    微晶2.3~2.65.9~9.30.29~0.4588~981.25
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    表  2  微晶玻璃单因素磨削试验方案

    试验号主轴转速
    n/(r/min)
    磨削深度
    h/mm
    进给速度
    Vf/(mm/min)
    超声
    情况
    12 5000.1540非超声
    与超声
    23 0000.1540
    33 5000.1540
    44 0000.1540
    53 0000.1040非超声
    与超声
    63 0000.1540
    73 0000.2040
    83 0000.2540
    93 0000.1520非超声
    与超声
    103 0000.1540
    113 0000.1560
    123 0000.1580
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    表  3  不同烧结磨头粒度号的参数表

    粒度号磨粒直径/
    mm
    浓度/
    (g/cm3)
    体积分数/
    cm3
    磨料占比/
    (%)
    磨料含量/
    (%)
    70/80#0.200.8800.377250.33
    120/140#0.121.0560.377300.40
    200/230#0.071.0560.377300.40
    325/400#0.041.0560.377300.40
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    表  4  不同磨削参数磨削微晶玻璃表面粗糙度值数据对比

    试验号非超声磨削
    Ra/μm
    超声磨削
    Ra/μm
    升降幅/(%)
    11.6041.026−36.03
    21.8551.589−14.33
    31.4021.126−19.68
    41.3261.299−2.03
    51.1490.950−17.31
    61.3561.112−17.99
    70.7521.046+39.09
    81.2591.136−9.76
    91.0790.688−36.23
    101.3361.099−17.73
    111.3021.211−6.98
    121.5661.132−16.210
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    表  5  不同磨头粒度号磨削微晶玻璃表面粗糙度值数据对比

    粒度号非超声磨削
    Ra/μm
    超声磨削
    Ra/μm
    升降幅/
    (%)
    70/80#1.2620.896−29.00
    120/140#0.9781.090+11.45
    200/230#2.1680.838−61.34
    325/400#0.6040.812+34.44
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  • 收稿日期:  2022-06-11

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