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。

( R/ S6 i( S0 Z" E 登录/注册后可看大图 1 M* O& T( O2 h6 I7 V图1 硬脆材料(玻璃)的磨削模型
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	2 S" C7 A4 ?/ j8 k9 ~$ F$ n, @: o 登录/注册后可看大图 图3 应力区分布图

6 H/ `$ U! x& @! K1 a$ M　　2 硬脆材料磨削模型的建立 6 p- _) Z4 h8 z+ q# E0 _　　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 : Q# U+ ^0 _" X: y9 C　　硬脆材料在磨粒挤压作用下的塑性行为 　　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。 　　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 & P- S, L( n3 c2 i

a=[	3	(1-μ[sup]2[/sup])	PR	][sup]1/2[/sup]
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