磨削加工中輪輪機(jī)的研究

磨削加工中輪輪機(jī)的研究

0完善磨削砂輪工藝制造業(yè)是經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的主要支柱，而削減加工技術(shù)是制造技術(shù)的重要領(lǐng)域。它是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)最有效、最有效、最廣泛的加工技術(shù)。隨著工業(yè)發(fā)展的需要以及材料科學(xué)的不斷突破和創(chuàng)新,各種高強(qiáng)度、高硬度、抗腐蝕和耐高溫的新型材料應(yīng)運(yùn)而生,為了實(shí)現(xiàn)這些材料的精密加工和超精密加工,滿(mǎn)足人們對(duì)產(chǎn)品高精度、高品質(zhì)的需求,磨削加工技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。砂輪是磨削加工技術(shù)中使用最為廣泛的加工工具,自從18世紀(jì)人類(lèi)第一次將天然磨粒與黏土燒結(jié)成砂輪以來(lái),當(dāng)今的砂輪在結(jié)構(gòu)上似乎仍保持著其最初的模樣,依然是由磨粒、結(jié)合劑與氣孔三部分組成,只是磨料的類(lèi)型有所不同,以及砂輪的具體制備工藝方面稍有改進(jìn)。目前使用較多的為固結(jié)磨料砂輪和電鍍砂輪。傳統(tǒng)工藝制造的固結(jié)磨料砂輪,特別是精密和超精密磨削用砂輪,工作面極易堵塞,容易導(dǎo)致砂輪過(guò)早失效或產(chǎn)生磨削熱損傷,嚴(yán)重影響了零件加工質(zhì)量和加工效率;電鍍砂輪雖然在現(xiàn)代磨削技術(shù)中占據(jù)著重要的地位,但也存在電鍍層過(guò)厚易造成砂輪堵塞、使用壽命有限、砂輪回轉(zhuǎn)精度和幾何形狀精度嚴(yán)重受制于砂輪基體本身的制造精度等問(wèn)題。同時(shí),這兩種砂輪都由于磨粒形狀及其分布的隨機(jī)性,造成了磨削時(shí)法向力與切向力之比大、磨削溫度高、對(duì)磨床剛度要求高,并且磨削過(guò)程中磨粒容易脫落,特別是超硬磨料砂輪磨粒利用率不高,需要定期對(duì)砂輪進(jìn)行修整與修銳,從而影響了加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。因此,如何改進(jìn)工藝,制備出可實(shí)現(xiàn)磨粒形狀與分布可人為控制、磨粒不易脫落、磨削溫度低、法向力與切向力之比小、無(wú)需修整與修銳的磨削砂輪是一項(xiàng)具有重要意義的工作。本文主要對(duì)砂輪的最新研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述和總結(jié),并對(duì)其發(fā)展進(jìn)行了展望。1開(kāi)發(fā)珍珠研究1.1單層超硬焊接砂輪傳統(tǒng)砂輪主要是通過(guò)機(jī)械鑲嵌作用以及物理吸附作用來(lái)把持磨粒,其把持強(qiáng)度不高,磨粒容易脫落,特別是超硬磨粒砂輪,磨粒硬度高,耐磨性好,如何提高結(jié)合劑對(duì)磨粒的把持強(qiáng)度是提高超硬磨粒利用率和提高砂輪使用壽命的關(guān)鍵。自20世紀(jì)90年代初以來(lái),國(guó)外及我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)先后研究采用高溫釬焊工藝開(kāi)發(fā)新一代金剛石工具,其出發(fā)點(diǎn)就是希望利用高溫釬焊技術(shù)實(shí)現(xiàn)界面化學(xué)冶金結(jié)合,從根本上改善金剛石、結(jié)合劑、基體三者之間的結(jié)合強(qiáng)度。由于釬焊工藝的特點(diǎn),釬焊金剛石砂輪一般只有一層磨粒,即所謂的單層釬焊超硬磨料砂輪,其鋒利的表面形貌和優(yōu)異的加工性能征服了磨削界,被業(yè)內(nèi)專(zhuān)家稱(chēng)為磨具行業(yè)一項(xiàng)具有革命意義的創(chuàng)造發(fā)明,同時(shí)也預(yù)見(jiàn)在今后的推廣應(yīng)用中會(huì)產(chǎn)生不可估量的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。單層超硬釬焊砂輪是利用活性金屬元素(如Ti、Cr、Mo、W)在金屬釬料與超硬磨粒界面處形成化學(xué)冶金結(jié)合,大大提高了結(jié)合劑對(duì)磨粒的把持強(qiáng)度,磨粒的出刃高度達(dá)到了磨粒自身高度的2/3,既提高了金剛石磨削刃的鋒利性,又大大擴(kuò)展了容屑空間,砂輪不易堵塞,磨削力、磨削比能和磨削溫度均有明顯下降。由于結(jié)合強(qiáng)度高,即使在大負(fù)荷磨削加工中,單層超硬釬焊砂輪仍可有效避免磨粒脫落及結(jié)合劑層的剝落,使砂輪使用壽命顯著提高,大大提高了超硬磨粒的利用率和工具壽命。目前單層超硬釬焊砂輪已應(yīng)用于金剛石繩鋸、單層金剛石砂輪與各種磨頭及砂盤(pán)(圖1)的制備中。但工業(yè)化規(guī)模的單層釬焊超硬磨粒磨具還是少有面市,其原因除了普遍提及的釬焊工藝存在釬料層厚度不均以及磨料非正常局部堆積之類(lèi)的問(wèn)題外,超硬材料的釬焊還存在以下幾個(gè)問(wèn)題:①超硬材料與一般金屬釬料不浸潤(rùn);②金剛石在空氣中超過(guò)1000K時(shí)就會(huì)石墨化,從而限制了金剛石的釬焊溫度、釬焊時(shí)間與釬料類(lèi)型的選擇;③由于機(jī)械物理性能的不匹配,容易在超硬材料與釬料界面處產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力,降低了釬焊強(qiáng)度。國(guó)內(nèi)外學(xué)者為了解決這些問(wèn)題,開(kāi)展了一系列卓有成效的研究工作。如在金剛石釬焊過(guò)程中,加入Ti、Cr、W等活性元素,改善了釬料與金剛石之間的浸潤(rùn)性,提高了釬焊強(qiáng)度;或通過(guò)金剛石表面金屬化,采用磁控濺射、真空微蒸發(fā)鍍等技術(shù)鍍上一層碳化物形成元素,砂輪胎體通過(guò)這層碳化物與金剛石很好地結(jié)合,達(dá)到提高金剛石把持強(qiáng)度的目的;通過(guò)設(shè)計(jì)制備銅基、銀基等低熔點(diǎn)釬料,控制釬焊溫度和釬焊時(shí)間,在真空中或惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行釬焊等方法來(lái)解決或降低金剛石容易石墨化問(wèn)題;通過(guò)采用低熱膨脹系數(shù)且塑性大的材料(如Cu)作為中間層,以緩解所產(chǎn)生的熱應(yīng)力或優(yōu)化配比活性金屬的加入量,防止過(guò)量高脆性金屬化合物的產(chǎn)生,在一定程度上解決了超硬磨粒與釬料之間物理力學(xué)性能不匹配的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)南京航空航天大學(xué)徐鴻鈞課題組近年來(lái)一直努力進(jìn)行金剛石高溫釬焊工藝方面的研究,積極地尋找金剛石工具高溫釬焊的切入口和突破口,在高溫釬焊金剛石工具方面取得了一系列研究成果。如通過(guò)優(yōu)化釬焊工藝,使金剛石不發(fā)生熱損傷的同時(shí),確保其界面獲得高強(qiáng)度的化學(xué)冶金結(jié)合;利用真空燒結(jié)釬焊技術(shù)制作了粗粒度的金剛石工具可以滿(mǎn)足磨削加工的需要;通過(guò)優(yōu)化砂輪地貌,控制磨粒最佳間距,制造了磨料擇優(yōu)排布的單層釬焊砂輪等。單層超硬釬焊砂輪通過(guò)釬料與磨粒之間的化學(xué)冶金結(jié)合大大提高了對(duì)超硬磨粒的把持強(qiáng)度,解決了磨粒過(guò)早脫落與利用率不高的問(wèn)題,相對(duì)電鍍砂輪更具優(yōu)越性,在高速、超高速磨削中有良好的應(yīng)用前景。但單層釬焊超硬磨粒砂輪存在磨削工作層過(guò)薄、使用壽命有限、對(duì)砂輪基體的制造精度敏感等問(wèn)題。同時(shí),高溫釬焊砂輪主要針對(duì)大顆粒磨粒砂輪,對(duì)于用微粉或超細(xì)微粉制造的精密、超精密磨削用磨具的制造,因受到高溫釬焊制造工藝本身的限制,尚有許多需要解決的技術(shù)難題。1.2超硬材料刀具為了滿(mǎn)足復(fù)合材料的高性能化、輕量化、智能化及低成本的需求,美國(guó)、歐洲、日本等掀起了開(kāi)發(fā)新一代特種纖維的高潮。其中,直徑數(shù)百納米至數(shù)微米、長(zhǎng)度數(shù)十微米的SiC晶須與Al2O3纖維的成功開(kāi)發(fā)及應(yīng)用尤為引人注目。Al2O3纖維和SiC晶須形狀如針狀,硬度高,耐磨損,同時(shí),Al2O3纖維和SiC晶須長(zhǎng)徑比大,與砂輪結(jié)合劑具有相對(duì)較大的結(jié)合面積和結(jié)合強(qiáng)度,難于從砂輪磨削面脫落,將其代替?zhèn)鹘y(tǒng)磨粒作為切削刃制成新型磨具具有重大的使用價(jià)值。日本學(xué)者Yamaguchi等相繼利用Al2O3纖維和SiC晶須代替?zhèn)鹘y(tǒng)磨粒開(kāi)發(fā)了Al2O3纖維砂輪與SiC晶須砂輪。國(guó)內(nèi)的魏源遷等對(duì)此也做了相關(guān)的研究。但Al2O3纖維或SiC晶須剛度有限,無(wú)法勝任超硬材料高速高效加工的需要。20世紀(jì)80年代以來(lái),化學(xué)氣相沉積(CVD)法制備金剛石獲得了成功,可以用氣相生長(zhǎng)的方法在金剛石或異質(zhì)襯底材料上沉積出金剛石涂層。隨著制備工藝的日趨完善,CVD金剛石涂層的很多性能指標(biāo)達(dá)到或接近天然金剛石,在許多方面得到了實(shí)際應(yīng)用。英國(guó)Bristol大學(xué)May等對(duì)在微米級(jí)的鎢絲或SiC纖維上利用CVD法沉積金剛石進(jìn)行了研究,制備出了金剛石纖維;Smith等將多個(gè)金剛石纖維沿徑向均布夾于兩個(gè)直徑為40mm、厚為2mm的鈦鋁合金圓片中,制備了金剛石纖維砂輪,其結(jié)構(gòu)如圖2所示。日本學(xué)者Yamaguchi等基于CVD法制備了類(lèi)金剛石(diamondlikecarbon)膜,涂敷在薄鋁基板上的類(lèi)金剛石膜經(jīng)壓延斷裂成纖維狀,經(jīng)過(guò)多層疊合和燒結(jié)開(kāi)發(fā)了類(lèi)金剛石纖維砂輪,并進(jìn)行了硅片、SKD-11淬硬鋼和石英的磨削加工實(shí)驗(yàn),均能獲得良好的加工表面。然而,CVD法制備金剛石涂層存在基體絲或纖維材料的預(yù)處理有一定的難度,涂層質(zhì)量差,金剛石沉積速度慢,無(wú)法實(shí)現(xiàn)金剛石纖維的連續(xù)性生產(chǎn),同時(shí)纖維砂輪的制備工藝和相關(guān)參數(shù)有待進(jìn)一步完善。張高峰等提出和制備了一種結(jié)構(gòu)類(lèi)似于纖維砂輪的有序化超硬微刃刀具。采用激光切割制備的PDC纖維取代傳統(tǒng)砂輪的磨粒與切削刀具的刀片,通過(guò)PDC纖維在基體材料中的定向、均勻排布和對(duì)PDC纖維的刃磨,保證每個(gè)PDC纖維均能以一定的切削角度參與切削,然后將制備的PDC纖維片整體裝配成新型有序化超硬微刃刀具。有序化超硬微刃刀具的PDC纖維寬度在0.2～0.5mm之間,比傳統(tǒng)的切削刀具尺寸小得多,同時(shí)參與切削的纖維數(shù)量遠(yuǎn)大于普通切削刀具的刀刃數(shù),各纖維均具有鋒利的刀刃與人為確定的切削角度和間隔距離,因而在獲得較高的加工精度和表面質(zhì)量的同時(shí)能保證較高的加工效率。制備的有序化超硬微刃刀具如圖3所示。1.3制備成功率高、降低磨削溫度為了解決磨削過(guò)程中,特別是高速超高速磨削過(guò)程中容易出現(xiàn)的磨削溫度高、工件燒傷等問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外學(xué)者在砂輪結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了創(chuàng)新和改進(jìn),通過(guò)對(duì)砂輪進(jìn)行徑向開(kāi)槽方式制備出開(kāi)槽砂輪實(shí)現(xiàn)斷續(xù)磨削,以改善散熱、冷卻效果,降低磨削加工熱損傷和提高磨削效率。如Nguyen等開(kāi)發(fā)了徑向注射冷卻液的開(kāi)槽砂輪,并對(duì)冷卻液的施加效果與原理進(jìn)行了深入研究,有效緩解了工件的燒傷情況,但砂輪及供液裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制備困難。Kim等提出了一種新型的斷續(xù)磨削砂輪,砂輪徑向均布有許多槽,槽內(nèi)填充了表面涂有固體潤(rùn)滑劑的樹(shù)脂空心球與粘結(jié)劑,使槽內(nèi)氣孔率高達(dá)65%,槽內(nèi)填充物的耐磨性極低,有利地解決了加工低硬度、高塑性材料時(shí)砂輪容易堵塞,磨削溫度高等問(wèn)題,但制備工藝復(fù)雜,相關(guān)機(jī)理有待進(jìn)一步研究。傅玉燦等通過(guò)數(shù)學(xué)方法,以磨削比能最小為優(yōu)化目標(biāo),以表面粗糙度、容屑空間和磨削弧區(qū)平均熱流密度作為約束函數(shù),建立數(shù)學(xué)優(yōu)化模型,設(shè)計(jì)制造出了開(kāi)槽砂輪,并采用分塊試件夾絲半人工熱電偶進(jìn)行了有效磨粒數(shù)的判定,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了這種開(kāi)槽砂輪結(jié)構(gòu)與有效磨粒間距之間存在規(guī)律性關(guān)系,即可以通過(guò)改變開(kāi)槽數(shù)或斷續(xù)比來(lái)控制砂輪表面上的動(dòng)態(tài)有效磨粒間距或動(dòng)態(tài)有效磨粒數(shù),實(shí)現(xiàn)了開(kāi)槽砂輪的優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)表明開(kāi)槽砂輪可以有效避免或減輕工件表層的熱損傷,傅玉燦等還進(jìn)一步開(kāi)展了開(kāi)槽砂輪斷續(xù)磨削換熱以及溫度場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)與理論研究。同時(shí),高航等也對(duì)此進(jìn)行了研究。與傳統(tǒng)砂輪相比,開(kāi)槽砂輪有效降低了磨削溫度,改善了磨削質(zhì)量,適于高速、低硬度高韌性材料的緩進(jìn)給大切深加工,但由于斷續(xù)磨削的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也使得其容易產(chǎn)生振動(dòng),對(duì)機(jī)床的剛度要求高,加工平穩(wěn)性受到一定影響。1.4砂帶磨削加工技術(shù)現(xiàn)代技術(shù)的高速發(fā)展,對(duì)各種磨削零件的加工質(zhì)量要求越來(lái)越高。磨削過(guò)程中振動(dòng)是影響磨削精度的最主要因素之一。為了克服砂輪振動(dòng)帶來(lái)的影響,Beymekzm提出了一種孔洞型柔性砂輪的設(shè)計(jì)方法,可有效消除砂輪振動(dòng)帶來(lái)的影響,滿(mǎn)足精密磨削的要求,但孔洞型柔性砂輪的工藝復(fù)雜、制造比較困難。郭隱彪等提出了一種采用特殊砂帶作為磨削工具,同時(shí)具備柔性砂輪特征,而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的新型砂輪。該砂輪主要由砂輪本體、氣囊式內(nèi)胎、氣閥、彈簧環(huán)、橡膠環(huán)及砂帶構(gòu)成。其工作方式為:根據(jù)磨削材料要求選擇砂帶的型號(hào)(粒度、結(jié)合劑、帶基結(jié)構(gòu)等),在氣囊放氣狀態(tài)下安裝砂帶,選擇氣壓對(duì)砂輪氣囊進(jìn)行充氣,緊固砂輪本體兩面的螺釘,使彈簧環(huán)處于固定狀態(tài),使用動(dòng)平衡儀對(duì)其進(jìn)行精動(dòng)平衡后即可進(jìn)行磨削加工。在磨削過(guò)程中,可通過(guò)調(diào)節(jié)氣囊的壓力來(lái)控制砂輪砂帶的張緊度,選擇不同硬度的橡膠環(huán)控制砂輪的剛度。該新型柔性砂輪結(jié)合了砂帶磨削加工效率高、發(fā)熱量低以及砂輪磨削精度高和設(shè)備簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),并能有效減少砂輪磨削過(guò)程中振動(dòng)影響,提高加工精度,通過(guò)與樹(shù)脂砂輪的磨削對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明,該柔性砂輪具有良好的磨削性能。超硬磨粒砂輪一般組織緊密,氣孔率低,容屑能力差,極易堵塞,需定期或在線(xiàn)修整以保持砂輪良好的磨削性能。為了克服傳統(tǒng)結(jié)合劑砂輪的這些缺點(diǎn),一些學(xué)者開(kāi)發(fā)了多孔砂輪以改善磨削性能。使砂輪具有多孔隙結(jié)構(gòu)的設(shè)想首先在陶瓷結(jié)合劑砂輪上得到很好的發(fā)展與應(yīng)用。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,德國(guó)Krebs&Riedel公司采用DeBeers公司的磨料ABN800制造出新一代大氣孔陶瓷結(jié)合劑砂輪,通過(guò)控制自然孔與合成孔的結(jié)構(gòu)減少傳統(tǒng)結(jié)合劑含量,達(dá)到規(guī)則的磨粒間距,自銳性好,易修整。俄羅斯開(kāi)發(fā)出了一種閉口多氣孔陶瓷結(jié)合劑砂輪,采用不燃燒的發(fā)泡劑造孔,所用磨粒為SiC和剛玉,制作工藝具有環(huán)保性。瑞士的溫特蘇爾(WINTHERTHUR)公司生產(chǎn)了陶瓷結(jié)合劑緩進(jìn)給砂輪用于渦輪葉片的磨削以及精密齒輪的成形磨削中。1992年,日本Tanaka將多孔陶瓷結(jié)合劑砂輪的孔隙結(jié)構(gòu)引入到金屬結(jié)合劑砂輪中,嘗試開(kāi)發(fā)了以鑄鐵為結(jié)合劑的多孔砂輪,其后,一些日本學(xué)者對(duì)該類(lèi)砂輪的制造工藝、孔隙率控制、磨削性能也進(jìn)行了研究[48,49,50,51,52,53]。在燒結(jié)方法上,主要采用通電燒結(jié)、真空燒結(jié)和熱等靜壓燒結(jié)等燒結(jié)方法在不同工藝下獲得不同孔隙率的砂輪。該類(lèi)砂輪具有以下主要優(yōu)點(diǎn):①砂輪鋒利,易于從工件上去除材料;②相對(duì)于致密金屬結(jié)合劑砂輪,易于修整和修銳;③磨削溫度低。除了日本對(duì)金屬結(jié)合劑多孔砂輪有較多研究外,烏克蘭也開(kāi)發(fā)出了以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的尿素為發(fā)泡劑,添加有氫化鈦(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%～3.5%)等成分的錫-銅結(jié)合劑多孔金剛石砂輪,其氣孔率達(dá)到20%～25%。國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者也開(kāi)展了多孔金屬結(jié)合劑砂輪的研究。廖翠嬌等通過(guò)選擇造孔劑制造高孔隙率的金屬結(jié)合劑金剛石砂輪,提高砂輪的自銳能力,擴(kuò)大砂輪的容屑空間,降低了磨削溫度。蘇宏華等以松散燒結(jié)工藝為基礎(chǔ),借鑒釬焊原理,引入Ni-Cr合金釬料和造孔劑,通過(guò)真空燒結(jié)法制備出能夠在金剛石與結(jié)合劑界面形成化學(xué)冶金結(jié)合的多孔金屬結(jié)合劑金剛石節(jié)塊,最終制備出多孔金屬結(jié)合劑金剛石砂輪,并利用多孔金屬結(jié)合劑金剛石砂輪進(jìn)行了氧化鋁陶瓷的磨削實(shí)驗(yàn),分析了磨削參數(shù)對(duì)磨削力、加工表面粗糙度的影響規(guī)律。1.5磨粒有序排布現(xiàn)有砂輪表面的磨粒大多呈無(wú)規(guī)則隨機(jī)密布的狀態(tài),有效去除材料的所謂動(dòng)態(tài)有效磨粒僅占磨?？倲?shù)很少的一部分,大量冗余的磨粒不僅增加了工具的制作成本,造成金剛石資源的大量浪費(fèi),還嚴(yán)重干擾了有效磨粒的工作,引起磨削溫度的升高和容屑空間的減小,造成砂輪加工效率和使用壽命等性能指標(biāo)的降低。因此,優(yōu)化砂輪磨粒分布、保證磨粒露出高度的一致性和合理的磨粒間距是一個(gè)值得研究的課題。根據(jù)deBears公司的數(shù)據(jù),對(duì)于制造技術(shù)相同的金剛石工具,采用有序排布磨粒技術(shù)制造的金剛石工具的壽命是隨機(jī)排布的數(shù)倍。國(guó)內(nèi)外研究者在嘗試砂輪磨粒優(yōu)化排布方面做了很多嘗試,如Aurich等對(duì)單層砂輪磨粒的分布進(jìn)行了仿真優(yōu)化,并利用制備的磨粒有序排布砂輪進(jìn)行了與傳統(tǒng)砂輪的磨削對(duì)比實(shí)驗(yàn);國(guó)內(nèi)南京航空航天大學(xué)徐鈞鴻課題組在單層釬焊砂輪磨粒有序分布研究上進(jìn)行了探討性工作。目前較成功的是運(yùn)用孔模板、網(wǎng)篩技術(shù)等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)單顆磨粒的有序排布,其原理是在陶瓷模板上加工出與金剛石磨粒直徑相當(dāng)?shù)囊?guī)則排布的圓孔,深度大約是金剛石高度的70%,將金剛石布于圓孔內(nèi),然后孔模板放于布有釬料層的基體上進(jìn)行釬焊,該方法適于大粒徑金剛石的單層有序排布,這在國(guó)外相關(guān)專(zhuān)利中有介紹。當(dāng)磨粒粒度較小時(shí),可利用微復(fù)制技術(shù)等來(lái)實(shí)現(xiàn)有序排布,微復(fù)制技術(shù)指在Si模板上刻蝕出規(guī)則排布的模孔,采用CVD方法在?？變?nèi)生長(zhǎng)成金剛石薄膜層,最后清除Si模板并把薄模層粘結(jié)到基體上制成磨削工具,其制作步驟如圖4所示。同時(shí),激光焊接技術(shù)也是實(shí)現(xiàn)磨粒有序排布的一種方法。其采用激光束作為焊接時(shí)的熱源,在布有釬料粉和金剛石顆粒層的基體上,采用CAD數(shù)據(jù)處理軟件使激光器以一定的掃描速度對(duì)基體表面按給定的形貌要求進(jìn)行掃描,通過(guò)控制激光強(qiáng)度、脈沖周期、光斑直徑,保證一定的焊接溫度和時(shí)間,這樣被激光掃描到的磨粒就按形貌要求有序的釬焊到工具基體上,把未掃描的金剛石顆粒去除后,就得到了理想的磨粒有序排布的單層金剛石工具。高航等進(jìn)行了磨粒三維可控排布電鍍砂輪制造的工藝研究,制造出了具有可控磨粒高度的砂輪,如圖5所示。該方法利用激光切割技術(shù)和絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作出一種能涂覆在砂輪基體上的掩膜,電鍍時(shí)掩膜能阻止金屬離子在基體表面上形成電鍍層,并在其微型腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)多層磨粒的電化學(xué)沉積,從而在砂輪基體上形成具有一定體積和形狀的微磨粒群,實(shí)現(xiàn)磨粒的可控排布。磨削對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明:磨粒群可控排布砂輪在降低磨削