編號：CYYJ03195
篇名：Si3N4陶瓷球研磨軌跡分析及其對表面質(zhì)量的影響機制
作者：孫健 陳偉 姚金梅 李頌華 田軍興
關(guān)鍵詞： 氮化硅陶瓷球 錐形研磨法 研磨參數(shù) 研磨軌跡 單因素實驗 表面質(zhì)量
機構(gòu)： 沈陽建筑大學(xué)機械工程學(xué)院
摘要： 目的明確在相同的研磨液配比、磨料類型,不同的研磨盤轉(zhuǎn)速、研磨裝置施加的載荷、磨粒粒徑下,陶瓷球研磨軌跡對陶瓷球表面質(zhì)量的影響,確定錐形研磨法加工的氮化硅陶瓷球的最優(yōu)研磨參數(shù),提高陶瓷球的表面質(zhì)量。方法首先建立研磨盤和氮化硅陶瓷球的相對運動模型,利用MATLAB模擬不同研磨參數(shù)的下氮化硅陶瓷球的研磨軌跡,分析得到研磨參數(shù)和研磨軌跡的變化關(guān)系;再利用錐形研磨裝置進(jìn)行單因素實驗驗證,參與實驗的3個變量設(shè)定為磨粒型號(粒徑)、研磨盤轉(zhuǎn)速和研磨裝置施加載荷,將實驗結(jié)果取樣,通過粗糙度儀測量球體的表面粗糙度,用掃描電鏡和超景深三維顯微鏡檢測研磨后的陶瓷球表面形貌,結(jié)合仿真分析和實驗結(jié)果探究研磨參數(shù)對加工后表面質(zhì)量的影響。結(jié)果將不同仿真軌跡下得到的研磨參數(shù)變化規(guī)律與實驗結(jié)果相結(jié)合,得到了最佳的研磨參數(shù),即研磨盤轉(zhuǎn)速為50 r/min,施加的載荷為1.30 N,磨粒類型為W7。在此條件下得到的陶瓷球表面的粗糙度為0.0096μm,基本能達(dá)到實際生產(chǎn)中對G3級精度全陶瓷球的質(zhì)量要求。結(jié)論陶瓷球的表面質(zhì)量受到研磨盤轉(zhuǎn)速、研磨裝置施加載荷及磨粒粒徑的影響較大,由仿真分析和實驗結(jié)合可知,在研磨過程中隨著磨粒粒徑的減小,以及研磨盤轉(zhuǎn)速和載荷的下降,陶瓷球的研磨軌跡趨于稀疏,表面粗糙度Ra呈下降趨勢。研磨氮化硅陶瓷球時取粒徑較小的磨粒,以較低的研磨盤轉(zhuǎn)速和較小的研磨裝置施加載荷有利于提高其表面質(zhì)量。此研究成果對提高陶瓷球的表面質(zhì)量具有重要的指導(dǎo)意義。
