[发明专利]一种通过单颗磨粒三次磨削研究初始磨削表面的研究方法

说明书

本发明涉及一种通过单颗磨粒三次磨削研究初始磨削表面的研究方法，利用预先确定好的单颗磨粒，通过控制数控磨床水平和垂直方向的进给实现不同出露高度排列和干涉方式三次磨削工件，生成仅包含一条完整磨削沟槽（沟槽和两侧的侧流、隆起）的磨削表面，进而分析这个磨痕的几何形貌特征，来研究磨粒种类、磨刃刃形、出露高度差异、磨粒之间干涉程度和磨削参数对已加工表面生成的影响。进而探究磨削沟槽生成机理，解决现有单颗磨粒磨削试验不能有效获得并研究真实完整的磨削表面沟槽的问题。

技术领域

本发明涉及一种通过单颗磨粒三次磨削研究初始磨削表面的研究方法，可用于研究不同尺寸的金刚石(或立方氮化硼)磨粒在不同出露高度排列模式下、磨粒不同磨刃刃形和磨削参数(磨削速度、进给速度和磨削深度)对磨削表面生成的影响。

背景技术

砂轮的磨削表面是由众多随机分布在砂轮工作面上的磨粒在工件上磨削形成的沟槽，材料侧流和隆起以及沟槽之间相互干涉形成的。那么磨削表面上单条磨削沟槽即可看成构成磨削表面的最基本单位。研究磨削表面生成机理可以从这一基本单位入手。

单颗磨粒磨削是认识磨削过程的重要手段，通过对单颗磨粒的磨削规律的研究，能很好地认识材料的磨削机理。单颗磨粒磨削能在相似的磨削加工过程中不受到其他磨粒的影响，可以应用较大的载荷，并且放大磨削的程度，从而得到单颗磨粒磨削过程中存在的现象和规律。研究单颗磨粒磨削过程对分析磨削过程中的力、温度，材料的成屑及砂轮地貌对工件加工表面质量的影响具有重要的指导意义，为磨削过程控制提供依据。为了模拟单颗磨粒切除材料的过程，由此产生了单颗磨粒磨削试验。上世纪八十年代开始，众多学者不断开发和改进单颗磨粒实验装置，但是很少有人研究单颗磨粒磨削时磨削表面的生成，尤其是从单颗磨粒磨削的角度与砂轮磨削后的磨削表面建立联系。

磨粒位姿可控的单颗磨粒磨削试验方法。提供一种可以控制磨粒位姿的单颗磨粒磨削试验平台及其试验方法，可以约束磨粒位姿及切削形态，监测磨削过程。并使用钎焊技术或者电镀技术将磨粒紧密结合在试验芯轴上，为本发明的研究方法提供了试验基础。

从已公开的对于单颗磨粒磨削试验方法来看，无论是钟摆式还是划擦式单颗磨粒磨削试验方法，其目的大多是研究磨粒的材料去除行为。因此以此方法生成的磨削沟槽包含着沟槽和在未加工表面上的侧流、隆起。而这个沟槽和两侧的隆起与实际砂轮磨削表面上的沟槽和两侧的侧流、隆起相差甚远，如图1所示。已加工表面上的沟槽两侧的侧流，隆起受到相邻的相互干涉的沟槽影响大，而这个影响在单颗磨粒磨削单个沟槽的试验方法中是无法研究的。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明提供一种通过单颗磨粒三次磨削研究初始磨削表面的研究方法，利用预先确定好的单颗磨粒，通过控制数控磨床水平和垂直方向的进给实现不同出露高度排列和干涉方式三次磨削工件，生成仅包含一条完整磨削沟槽(沟槽和两侧的侧流、隆起)的磨削表面，便于研究磨粒状态以及磨削参数对磨削表面上沟槽生成的影响，进而探究磨削沟槽生成机理，解决现有单颗磨粒磨削试验不能有效获得并在其基础上研究真实完整的磨削表面沟槽的问题。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：

通过单颗磨粒三次磨削研究初始磨削表面的研究方法，步骤如下：

步骤一：选择磨粒参数和加工参数

(1)确定磨粒种类、尺寸、刃形、出露高度排列模式和干涉系数；

(2)确定磨削参数，即磨削速度、进给速度、磨削深度，并由此确定单颗磨粒未变形最大切厚。

所述的出露高度排列模式是采用高中低(依次高度差5μm)、高高高(出露高度一致)、高低高(即出露高度依次为高(例如：对应切深为10μm)，低(对应切深为5μm)和高(对应切深为10μm))、高中低(出露高度依次为高(例如：对应切深为10μm)，中(对应切深为7.5μm)和低(对应切深为5μm))。