按加工条件要求而优化设计出钢砂最佳地貌

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　　钢砂由于其良好的磨削性能，广泛应用于各种高性能，硬脆材料的精密和超精密磨削加工中，但是由于钢砂自锐性差、容易堵塞、在磨削加工中易产生由钢砂偏心引起的激振力，因而影响磨削过程的稳定性和工件磨削表面质量，从而限制了钢砂的正常使用，为此必须进行经常修整。然而传统的机械修整方法存在修整时间长、难度大、效率低、精度不高等缺点。因此开发高效率、高精度的钢砂修整技术成为实现硬脆材料精密和超精密磨削、高速高效磨削、成形磨削、磨削自动化的关键技术。

　　以压电陶瓷微位移驱动原理为基础，对精密驱动技术在气中连续放电辅助加工控制系统中的应用进行了研究。设计了一个包括单片机、压电陶瓷驱动电源、信号检测及处理电路以及步进电机驱动模块组成的气中连续放电辅助加工控制系统。烧结型钢砂费时费力，而且修整过程钢砂颗粒脱落较多，修整钢砂本身消耗很大，整形精度较低。近年来各国学者相继开展了应用特种加工方法修整金属结合剂钢砂研究工作，主要有电解修整法、电火花修整法复合修整法等。电解修整法速度快，但整形精度不高；电火花修整法整形精度高，既可整形又可修锐，但整形速度较慢；复合修整法有电解电火花复合修整法、机械化学复合修整法等，修整效果较好，但系统较复杂，因此烧结型钢砂修整问题仍然没有得到很好解决。

　　针对辅助修整的特殊要求，设计了相应的辅助加工用直流电源。实验的结果表明，该电源可为修整金属基钢砂和树脂基钢砂提供相应的加工电压及电流，基本上能满足加工要求。气中放电辅助加工用控制系统实验的结果表明，该系统能根据加工时两电极间电压的变化自动寻找放电间隙，并维持辅助加工中的连续放电，可应用于一些高硬度、难切削材料的辅助加工领域。烧结型金属结合剂钢砂多以青铜等金属作为结合剂，用高温烧结法制造，其结合强度高，成型性好，耐高温，导热性耐磨性好，使用寿命长，可承受较大负荷。因钢砂烧结过程不可避免地存着收缩及变形，所以使用前必须对钢砂进行整形，但钢砂修整比较困难。目前生产常用钢砂对滚整形方法不仅修整时。

　　此外，由于钢砂制造工艺决定了其表面形貌随机，各磨粒几何形状、分布及切削刃所处高度不一致，因此磨削时只有少数较高切削刃切到工件，限制了磨削质量磨削效率进一步提高。

　　电镀钢砂正由于这些优势，电镀钢砂高速、超高速磨削占据着无可争议主导地位。电镀钢砂存缺陷：镀层金属与基体及磨料结合面上并不存牢固化学冶金结合，磨料实际上只被机械包埋镶嵌镀层金属，因而把持力小，钢砂颗粒负荷较重高效磨削易脱落（或镀层成片剥落）而导致整体失效；为增加把持力就必须增加镀层厚度，其结果磨粒裸露高度容屑空间减小，钢砂容易发生堵塞，散热效果差，工件表面容易发生烧伤。目前国内电镀钢砂制造尚未实现按加工条件要求而优化设计出钢砂地貌，单层电镀钢砂这些固有弊端必然会大大限制它高效磨削应用。

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