幾種納米級研磨加工方法

　　研磨加工在國內外發(fā)展狀況

      在 國內,航空精密機械研究所、長(cháng)春光學(xué)機械研究所、上海光學(xué)機械研究所、哈爾 濱工業(yè)大學(xué)、兩北工業(yè)大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、天津大學(xué)等諸多高校 的學(xué)者都付出y 的勞動(dòng)。如浙江工業(yè)大學(xué)的袁巨龍等人對氮化娃陶瓷球的研磨加工, 以及功能陶瓷研磨等超精密加工技術(shù)展開(kāi)了深入的研究。哈爾濱工業(yè)大學(xué)精密工程研 究所的潘洪平、梁迎春等提出超聲振動(dòng)研磨法,通過(guò)對氮化娃陶瓷球進(jìn)行超聲振動(dòng)研磨 試驗研究,相比傳統的研磨技術(shù),極大的提高了加工效率。劉晉春等研究了電解研磨, 對電解和磨粒刑磨復合作用機理及主要參數的影響規律進(jìn)行了探討。北京理工大學(xué)陳幼松在電解研磨中應用電火花加工技術(shù),提出電解電火花復合研磨加工技術(shù)清華 大學(xué) 教授王先逵等人研究超聲波砂帶研拋,采用氧化招砂帶研拋45鋼作試驗,得出超聲波砂 帶研拋與普通砂帶研拋相比,表面粗糖度值平均下降0.05微米,加工效率平均增加了 1 倍;李愚和和劉桂玲分別研究了平面和球面研磨中磨具和工件間的相對運動(dòng)。查立豫 則分析了平面研磨中的相對線(xiàn)速度分布和壓強分布。東北大學(xué)的李長(cháng)河、蔡光起等人根 據磨粒特征尺寸與砂輪、工件間小間隙比值的變化,研究了砂輪約束磨粒加入精密光整加工材料去除機理,并得出在兩體加工及三體加工模式條件下,單顆磨粒運動(dòng)特點(diǎn)以 及磨粒由兩體研磨加工向三體拋光加工轉變的臨界條件。

　　在國外,日本,美國和英國等國家的在固著(zhù)磨粒超精密研磨技術(shù)方面目前處于領(lǐng)跑 水平,它們不僅研磨技術(shù)水平高,而且商品化程度也較高。針對工程零件的精密加工, 韓國的Kim Jeong-Du等專(zhuān)門(mén)研究了工程零件圓柱面的固著(zhù)磨料研磨加工,對研磨參數進(jìn) 行了優(yōu)化_。炎國的J.Kang和M.Hadfield等對Si3N4陶瓷軸承滾子進(jìn)行固著(zhù)磨料研磨 試驗,分析了力和冷卻液對材料去除率的影響韓國E.S丄ee以及H本的Nobuhide 等將在線(xiàn)電解修整(IED或ELID)技術(shù)應用于超精密固結磨料研磨,對一些硬脆材料進(jìn)行 了 ELID輔助固著(zhù)磨料精密研磨研究。在前輩學(xué)者們的不寫(xiě)努力下,各種新型的超精 密加工技術(shù)相繼出現,尤其是研磨加工不僅向更高的加工精度發(fā)展,而且其加工質(zhì)量也 在不斷提高,并且幾乎可以加工任何固態(tài)材料?，F在用磨粒去除材料的去除單位己經(jīng)達 到納米甚至是亞納米的數量級,目前在超精密研磨加工方面有以下幾種納米級研磨加工方法。

      幾種納米級研磨加工方法

　　在線(xiàn)電解修銳(Electrolytic In-process Dressing,簡(jiǎn)稱(chēng)ELID)加工方法：就是比較成 熟的技術(shù)之一,利用金屬結合劑磨料層和砂輪基體導電及可電解的特性,用在線(xiàn)電解的 方法對砂輪磨料層表面的金屬結合劑材料進(jìn)行去除,而磨粒本身不會(huì )被電解破壞,實(shí)現 對砂輪表面的動(dòng)態(tài)修整,使其達到一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡過(guò)程,既避免了砂輪過(guò)快消耗,又能 自動(dòng)保持砂輪表面的磨削能力,極大的提高加工精度,且易于實(shí)現智能化操作。

　　電火花加工技術(shù)：基于工具和工件電極之間脈沖性火花放電時(shí)的電腐燭現象燭除多余材料的加工方法。FI本長(cháng)R科技大學(xué)和東京大學(xué)首先發(fā)現并系統研究了該項技術(shù),突 破了電火花只能加工導電材料的傳統束縛,使絕緣性材料的電火花加工成為可能。此外, Katholieke大學(xué)研究了放電加工復合陶瓷的去除機理;Public of Navarre大學(xué)研究了放 電參數對陶瓷材料去除率、電極損耗率等的影響;Nottingham Trent大學(xué)作了電火花放電 激發(fā)裂紋的陶瓷高效加工研究。與傳統加工方法相比,電火花加工在不降低材料表面質(zhì) 量的條件下可提高加工效率,而且該技術(shù)特別適于陶瓷異型件的加工,可以完成傳統加 工技術(shù)很難完成的工作。

　　彈性發(fā)射加工：它是一種新的“原子級尺寸加工方法”,它使用軟的聚亞胺脂球(在 微小壓力下很容易發(fā)生變形)作為研磨工具,同時(shí)控制旋轉軸與加工工件的接觸線(xiàn)保持 在45°角,加工時(shí)在垂直工件方向施加載荷,并保持載荷是一個(gè)常量,研磨用的微粉粒 徑為亞微米。微粉與水混合,并強迫其在旋轉的聚亞胺脂球面下方加工工件,保持球與 工件間的距離稍大于微粉尺寸。經(jīng)過(guò)實(shí)驗證實(shí)這種加工方法可使工件具有包括幾何形狀 和表面形狀完美的表面。

　　磁流變研磨加工：這是利用磁流變液的特性來(lái)改變其在磁場(chǎng)中的粘性,即含有去離 子水、鐵質(zhì)微粉、磨粒和經(jīng)處理過(guò)的其他物質(zhì)的磁流變液由菜驅動(dòng)穩定地循環(huán)進(jìn)行加工 的技術(shù)。在磁力作用的區域,其表現為固體形式,進(jìn)行研磨;而在無(wú)磁力作用時(shí),其表 現為液體形式,磁流變液的這兩種形態(tài)在循環(huán)中交替出現。采用這種加工方法能夠保持 非常穩定的去除能力,而且也能加工出光滑、無(wú)損傷的表面,同時(shí)這也是一種可控的加工方法。