[发明专利]脆性材料磨削的方法和设备

权利要求书

1.一种脆性材料的机械加工方法，用以磨削或抛光具有脆性材料的工件工作表面，使所述工件和磨削工具之间产生相对运动，该磨削工具包括有在一基底上的无数磨粒，同时，在进行磨削或抛光的相对运动过程中，使所述磨削工具以总载荷P与工作表面压力接触，其特征在于：

磨削或抛光的实施要满足这一条件P＜N_MAX·P_c，其中：

N_MAX代表当所述磨削工具按这样的方式进入所述工作表面，即无数磨粒中参与所述磨削或抛光的有效磨粒进入所述工作表面的磨削深度d达到一临界磨削深度d_c时，所述磨削工具与所述工件之间接触区域内呈现的有效磨粒数的最大值，d_c是所述工件产生脆性断裂的最小磨削深度；和

P_c代表当所述单颗磨粒已切入所述工作表面达到所述临界磨削深度d_c时，每一单颗磨粒的临界载荷。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述工件的断裂韧度值K_IC小于10×10⁶N/m^3/2，上述磨削工具和上述工件之间相对运动时，所述工作表面受磨削或抛光作用。

3.一种脆性材料的机械加工方法，通过工件和磨削工具之间的相对运动，同时使所述磨削工具以总载荷P与工作表面压力接触，用以磨削或抛光具有脆性材料的工件工作表面，所述磨削工具包括有在一基底上的无数磨粒，其特征在于：

该方法包括以下步骤：

测量临界磨削深度d_c，d_c是在所述工件上发生脆性断裂的最小磨削深度；

计量有效磨粒的最大数目N_MAX，有效磨粒是指所述工作表面已被切入至临界磨削深度d_c时，在所述磨削工具与所述工件之间接触区域内呈现的磨粒数目；

测定单颗磨粒已切入所述工作表面至所述临界切削深度d_c时的每单颗磨粒的临界负载P_c；和

在满足P＜N_MAX·P_c的条件下实施磨削或抛光。

4.一种脆性材料的机械加工方法，通过工件和磨削工具之间的相对运动，同时使所述磨削工具以总载荷P与所述工作表面压力接触，用以磨削或抛光具有脆性材料的工件工作表面，所述磨削工具包括有在一基底上的无数磨粒，其特征在于：

该方法为实现：

测量临界磨削深度d_c，d_c是在所述工件上发生脆性断裂的最小磨削深度；

计量有效磨粒的最大数目N_MAX，有效磨粒是指所述工作表面已被切入至临界磨削深度d_c时，在所述磨削工具与所述工件之间接触区域内呈现的磨粒数目；

测定单颗磨粒已切入所述工作表面至所述临界切削深度d_c时的每单颗磨粒的临界载荷P_c；和

在满足P＜N_MAX·P_c的条件下实施磨削或抛光，

上述方法包括如下步骤：

在一保持架上固定所述的单颗磨粒，逐步使其切入所述工件至所述临界切削深度d_c，此时计量每一所述单颗有效磨粒的临界载荷P_c，该步骤是用第一设备实施的；

在一所述工件的模型样件上产生刮痕，这是由包括有无数磨粒的所述磨削工具切入所述模型样件至所述临界磨削深度d_c后，通过使所述样件旋转一规定角度以形成刮痕，并通过计量刮痕数来得到在所述磨削工具和所述工件之间接触区域内呈现的有效磨粒的所述最大数目N_MAX，这一步骤是用第二设备来实施的；和

获得P＜N_MAX·P_c这一条件。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述磨削工具是一在基底上的无数磨粒的尖端高度做成非常精确的均匀一致的工具，该高度低于上述的临界磨削深度d_c。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述磨削工具是一个所含磨粒的平均直径大于20μm，其保持材料的硬度大于维氏硬度300的磨削工具。