平面研磨過程中磨具均勻磨損的研究

　　摘要:固著磨料平面研磨加工中磨具的均勻磨損對于保證磨具和工件的加工面形精度具有極為重要的意義。根據(jù)固著磨料平面高速研磨中磨具均勻磨板的概念,通過力學(xué)和運(yùn)動學(xué)分析,探討了磨具均勻磨損的條件。分析表明,通過合理地選擇偏心距,同時確定對應(yīng)的磨具內(nèi)外環(huán)中心線半徑,并調(diào)整磨具的結(jié)構(gòu)參數(shù),可使磨具與鏡盤接觸區(qū)壓強(qiáng)均勻分布,從而實(shí)現(xiàn)磨具的均勻磨損。

　　固著磨料研磨采用浮動加工方式,工件的面形精度主要靠磨具來保證。而磨具在加工過程中不斷發(fā)生磨損,其面形精度逐漸變差。為了確保工件的表面質(zhì)量,勢必要經(jīng)常修整磨具,不僅降低了效率,而且也增加了成本。因此,如果能較好地利用加工過程中工件對磨具的磨削作用,使磨具經(jīng)過一次修整后,在此后的加工過程中能夠保持原有面形,也就是使磨具在加工過程中保持均勻磨損,就能保證在較長時間內(nèi)加工的工件具有較好的面形精度。

　　本文從研究磨具與鏡盤接觸區(qū)壓強(qiáng)分布和相對運(yùn)動速度人手,分析了平面研磨時磨具均勻磨損的條件以及各種因素對磨具均勻磨損的影響。

　　以磨具中心O為原點(diǎn),以磨具中心O和鏡盤中心。連線O口方向?yàn)閤軸,建立直角坐標(biāo)系,見圖1。

　　圖1磨具與工件接觸壓強(qiáng)分析示意圖

　　磨具均勻磨損條件的研究

　　根據(jù)Preston方程,金剛石磨具的磨損量與接觸區(qū)壓強(qiáng)、工件(鏡盤)和磨具的相對運(yùn)動速度以及加工時間有關(guān),即

　　式中△V為磨具磨損量滬,a1為與磨具和工件材料、研磨工藝參數(shù)等有關(guān)的比例系數(shù)凈為磨具與鏡盤接觸區(qū)壓強(qiáng)四為磨具與鏡盤間的相對運(yùn)動速度;T為加工時間。因此,要使磨具產(chǎn)生均勻磨損,就要使每一個金剛石丸片的值相等,或近似相等。根據(jù)式(1),磨具與工件間接觸區(qū)壓強(qiáng)分布和相對運(yùn)動速度是影響磨具磨損的主要因素,所以,要研究磨具均勻磨損,進(jìn)行磨具設(shè)計(jì),首先要研究上述壓強(qiáng)分布和相對運(yùn)動速度。

　　1.1壓強(qiáng)分布

　　假設(shè)磨具上有n個呈同心圓排列的金剛石丸片環(huán)帶,各環(huán)帶的覆蓋比為100%,用w表示各環(huán)帶的寬度,rl、表示各環(huán)帶中心線半徑,八。和rZ、分別表示工件外圓半徑和內(nèi)圓半徑,e表示偏心距, 即O與。’間距離,民。表示工件外圓與磨具第i環(huán)帶中心線交點(diǎn)同磨具中心O點(diǎn)連線口C和口C.與 x軸間的夾角,民‘表示工件內(nèi)圓與磨具第i環(huán)帶中心線交點(diǎn)同磨具中心O點(diǎn)連線OD和O萬與x軸間的夾角(見圖1),由余弦定理,有

　　式中,昌為覆蓋比為100%時磨具第i環(huán)帶與鏡盤接觸部分的面積;P,為磨具第i環(huán)帶上某點(diǎn)A(見圖2)與鏡盤間的接觸壓強(qiáng);二;為磨具第i環(huán)帶上某點(diǎn)A的橫坐標(biāo)。磨具第i環(huán)帶上某點(diǎn)A與鏡盤間接觸壓強(qiáng)Pi 與該點(diǎn)橫坐標(biāo)x,成線性關(guān)系如圖：