机械工程学报

作者：殷振, 张坤, 戴晨伟, 程敬彩, 徐海龙, 李华

单位：1. 苏州科技大学机械工程学院 苏州 215009;2. 苏州科技大学苏州市精密与高效加工技术重点实验室 苏州 215009

关键词：超声椭圆振动磨削,SiC,砂轮磨损,磨削力,工件表面质量；

基金：国家自然科学基金(51905363)、江苏省自然科学基金(BK20190940)、江苏省高等学校自然科学研究面上(19KJB46008)和江苏省研究生科研创新计划(KYCX21_3009)资助项目。

为探究超声椭圆振动磨削下砂轮磨损机制及其磨削性能，选用SiC陶瓷为加工对象，分别开展普通磨削(Conventionalgrinding,CG)、超声椭圆振动磨削(Elliptical ultrasonic vibration assisted grinding,EUVAG)的砂轮磨损试验。首先，利用超景深显微镜追踪观测砂轮表面微观形貌，并表征磨粒磨损形式，包括统计分析磨粒磨耗平台面积、磨粒出刃高度等，从而揭示超声椭圆振动对砂轮磨损机理的影响；其次，分析砂轮磨损对磨削过程(磨削力、比能和材料去除率)和工件表面质量(表面粗糙度、微观形貌)的影响规律，以及不同磨损状态下砂轮主要磨削性能随加工参数的变化规律。研究表明：相比CG，EUVAG能够减少磨粒大破碎和脱落比例、增大磨耗平台面积、延缓磨粒出刃高度下降速度；随着磨损状态的增加，两种磨削方式的磨削力总体上呈先快速增长、后波动性起伏、再小幅度下降趋势；超声椭圆振动的引入可显著降低磨削比能(es)，且稳定磨损阶段的降低幅度范围为12.4%～ 34.0%；不论CG还是EUVAG，材料去除率均随磨损状态的增加而先增长、后减小，且EUVAG在磨损状态4时，材料去除率取得最佳值38.2×106 μm3/mm·s；在稳定磨削阶段，两种磨削方式的划痕表面均以脆性断裂为主，但施加超声椭圆振动有助于形成延性光滑平面。此外，总体上，较高磨削速度、较低进给速度更有利于降低磨削力；在各磨损状态下，提高磨削速度是降低表面粗糙度的直接手段，但不同磨损状态下获取最低表面粗糙度的进给速度不同。

来源：2024年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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