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氧化锆陶瓷超声辅助磨削材料去除机理试验研究

崔方方 丁凯 刘盛 李奇林 何斌

崔方方, 丁凯, 刘盛, 李奇林, 何斌. 氧化锆陶瓷超声辅助磨削材料去除机理试验研究[J]. 制造技术与机床, 2024, (4): 78-83. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.04.012
引用本文: 崔方方, 丁凯, 刘盛, 李奇林, 何斌. 氧化锆陶瓷超声辅助磨削材料去除机理试验研究[J]. 制造技术与机床, 2024, (4): 78-83. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.04.012
CUI Fangfang, DING Kai, LIU Sheng, LI Qilin, HE Bin. Experimental study on the material removal mechanism in ultrasonic assisted grinding of zirconia ceramics[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2024, (4): 78-83. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.04.012
Citation: CUI Fangfang, DING Kai, LIU Sheng, LI Qilin, HE Bin. Experimental study on the material removal mechanism in ultrasonic assisted grinding of zirconia ceramics[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2024, (4): 78-83. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.04.012

氧化锆陶瓷超声辅助磨削材料去除机理试验研究

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.04.012
基金项目: 江苏省重点研发计划(BE2022106);江苏省高等学校自然科学研究重大项目(22KJA460004)
详细信息
    作者简介:

    崔方方,女,1984年生,硕士,实验师,主要研究方向为硬脆材料超声加工技术。E-mail:cuifangfang@jsut.edu.cn

    通讯作者:

    丁凯,男,1983年生,博士,副教授,主要研究方向为难加工材料超声辅助加工技术与工艺数据库。E-mail: dingkai@jsut.edu.cn

  • 中图分类号: TG58,TG74

Experimental study on the material removal mechanism in ultrasonic assisted grinding of zirconia ceramics

  • 摘要: 为研究超声振动作用对先进陶瓷磨削材料去除机理的影响,文章在超声振动方向垂直于磨削表面条件下,采用钎焊磨头对氧化锆陶瓷开展了超声辅助磨削(ultrasonic assisted grinding,UAG)试验。基于磨削表面微观形貌、磨削力和磨削比能分析,对变磨削深度条件下普通磨削(conventional grinding,CG)与超声辅助磨削的材料去除机理进行了对比。结果表明:当磨削深度低于10 μm时,两种方法对应的表面材料去除机理均以塑性去除为主,且普通磨削表面伴有片层状破碎,而超声辅助磨削表面则存在尺寸细小的纹路状微破碎,同时磨削力与磨削比能也较低。当磨削深度超过10 μm后,材料去除机理均转变为脆性断裂模式,且加工表面出现微裂纹,但相同条件下超声辅助磨削表面微裂纹尺寸较小。

     

  • 图  1  超声辅助磨削单颗磨粒运动轨迹

    图  2  试验装置

    图  3  钎焊金刚石磨头

    图  4  ZrO2陶瓷试样

    图  5  变磨削深度材料去除机理试验方法

    图  6  观测方法

    图  7  普通磨削与超声辅助磨削表面纹理 (vs = 1.57 m/s,vw = 50 mm/min)

    图  8  普通磨削与超声辅助磨削表面微观形貌 (vs = 1.57 m/s,vw = 50 mm/min)

    图  9  磨削速度对ZrO2临界磨削深度处切向磨削力的影响

    图  10  磨削速度对ZrO2临界磨削深度处磨削比能的影响

    表  1  试验参数

    参数 取值
    磨削速度vs/(m/s) 1.57,2.36,3.14,3.93
    进给速度vw/(mm/min) 50
    磨削深度ap/μm 0~20
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  • 录用日期:  2024-01-11
  • 修回日期:  2023-10-22

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