微晶玻璃的ELID超精磨削技术及表面变质层的研究

摘要

微晶玻璃具有优良的物理、机械性能，在装饰材料、耐磨工业环境等多个领域得到了越来越广泛的应用，但由于其具有高强度、高硬脆性，采用传统磨削加工工艺不仅磨削应力大、磨削温度高、磨削效率低，而且砂轮极易钝化、堵塞丧失切削性能，从而造成产品加工的脆性破坏，加工表面质量恶化，难以满足产品的高品质、高效率的加工要求。采用ELID磨削技术能够在线电解修整金属基超细粒度的金刚石砂轮，使其磨粒在磨削过程中始终保持锋利状态，防止了砂轮钝化和堵塞，可以有效地实现硬脆性材料的高效、超精密加工。本文将在线电解修整砂轮的超精密镜面磨削技术(Electrolytic In-process Dressing,ELID)应用于电磁炉具微晶玻璃产品的精密加工，配制了其专用的磨削液；通过不同砂轮转速、不同进给量等条件下磨削后微晶玻璃表面粗糙度的比较，获得了不同砂轮粒度下的最佳的磨削参数组合。经三次ELID磨削，微晶玻璃表面粗糙度即可达到25 nm(其中，Ra=187.4 nm/ZM-1，Ra=89.3 nm/W10，Ra=25.0 nm/W5)；通过原子力显微镜观察了磨削及常温条件下抛光后的微晶玻璃的表面形貌；运用X射线衍射方法证明了抛光后表面变质层的存在，且其厚度值为0.128(u)m。同时，还研究了影响磨削微晶玻璃的表面质量的因素；探讨了ELID磨削加工后的样品抛光质量提高的原因。