硬脆材料磨削加工机理的理论分析

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摘要：通过对硬脆材料(玻璃)的切削试验，建立了硬脆材料的磨削模型，讨论了硬脆材料在磨粒作用下的塑性变形和断裂行为。 　　1 引言 　　随着科技与生产的发展，硬脆材料(如工程陶瓷、光学玻璃等)的应用日趋广泛。由于硬脆材料的脆性较大，加工时在磨粒作用下易发生断裂，因此其加工机理比金属材料加工更为复杂。目前对硬脆材料加工机理的理论研究尚不够深入与成熟，积极开展这方面的研究对于指导生产实践具有重要意义。本文通过对典型硬脆材料———玻璃的切削试验，对硬脆材料的磨削加工机理进行了理论分析，其结论对加工硬脆材料时切削用量的选择具有一定指导意义。

2 b. |# S, C! l+ W" ] 登录/注册后可看大图 6 y7 @6 S# _8 N% \! G图1 硬脆材料(玻璃)的磨削模型
/ v2 C3 \/ u" }% Z( Z 登录/注册后可看大图 图2 磨粒压入平面时的压力分布情况	5 n0 v2 s% a' h1 J" K: b, O8 x 登录/注册后可看大图 $ F% n- T, U) m' t9 Q% J6 }图3 应力区分布图

　　2 硬脆材料磨削模型的建立 , l2 j* H6 P: L) Y　　在精密磨床上用单颗粒金刚石飞铣装置对玻璃进行切削试验。利用高速摄影机观察金刚石颗粒切削脆硬材料的动态过程；利用扫描电镜观察被加工材料的沟槽横截面和沟槽形貌。通过对切削试验过程以及被加工玻璃表面的观测分析，建立如图1所示的硬脆材料(玻璃)磨削模型。 　　3 试验结果与讨论 3 V* b* c% ~+ ?4 a" s　　硬脆材料在磨粒挤压作用下的塑性行为 # O3 ^" Y4 w, \( z# U2 e X　　在切削试验中可观察到，当切深较小时(即磨削初始阶段)，硬脆材料的变形表现为塑性变形。从应力场的角度分析，硬脆材料只有在围压足够大时，才能象金属材料一样表现出良好的塑性，围压越大，塑性越好。 & S: G# I& _" z6 N, P. \　　由于任何磨粒的端部均有一定的圆弧半径，因而可将磨粒端部近似看作一个半径为R的球体。当磨粒在垂直力P作用下压向玻璃表面时，其与玻璃的接触面边缘为一个圆。该圆半径为 7 k: G$ G/ C1 F, }. Y

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