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近年来,光学玻璃、碳化硅、碳化钨等硬脆材料在光学、电子、通讯、航空航天等领域得到了广泛的应用,对零件的加工效率和加工精度也提出了更高的要求。金属基超硬磨料砂轮常用于硬脆材料的精密或超精密磨削,但砂轮表面在磨削过程中会被磨钝,影响砂轮的使用寿命以及磨削性能,需要高精度的修整。金属基超硬磨料砂轮的修整比较困难,特别是高精度修整。针对上述问题,本文利用电火花修整技术开展了青铜结合剂微粉砂轮修整机理与工艺研究,达到了砂轮高精度整形和修锐的目的,为金属基超硬磨料砂轮的推广与应用提供理论和实验依据。具体开展的工作包括以下几个方面: (1)阐述了连续脉冲放电下青铜结合剂金刚石微粉砂轮的电火花修整微观过程,进行了单脉冲蚀除实验,分析了凹坑形貌。同时,建立了电火花修整过程热传导的数学模型,仿真分析了修整中砂轮表面的温度分布,探讨了砂轮线速度和峰值电流两个主要修整参数对砂轮表面温度场分布的影响。 (2)分析了自研铜钨电极、国产铜钨电极、进口铜钨电极以及紫铜电极等四种电极的损耗率。采用正交实验设计方法寻找自研铜钨电极在最低损耗率下的放电参数优化组合,分析了极间放电过程的电压和电流,并观察电极轮廓的损耗随孔加工量的变化情况。最后分析了电极表面碳层产生的原因及碳层对电极损耗的影响。 (3)搭建了青铜结合剂金刚石微粉砂轮的电火花修整实验平台。研究了峰值电压、峰值电流、占空比、砂轮转速等工艺参数对砂轮径向圆跳动和轴向表面粗糙度的影响。为提高修整效率,设计了三种不同的内冲式弧面铜钨电极,从砂轮表面微观形貌、磨粒出刃高度、砂轮径向圆跳动、轴向表面粗糙度等方面探讨了大弧面的放电面积对电火花修整微粉砂轮效率和精度的影响。最后通过碳化钨工件的磨削性能实验评价了微粉砂轮的修整效果。 (4)利用计算流体动力学理论分析了砂轮与电极之间的液体流动情况,并建立了电火花修整砂轮流场模型,解释了电火花油运输电蚀产物的情况,最后通过高速拍摄电火花修整放电情况验证了计算流体力学的分析效果,并检验蚀除产物成分,确定了大弧面放电增加了间隙内的二次放电机会,为进一步提高微粉砂轮的修整精度提供了理论和实验依据。 (5)以电火花修整青铜结合剂金刚石微粉砂轮为例,建立了基于峰值电压、峰值电流、占空比、主轴转速的径向圆跳动误差和表面粗糙度的幂指数预测模型、转换型多元线性预测模型,同时还建立了一个适用于电火花修整砂轮径向圆跳动误差和表面粗糙度的非线性GA-SVR预测模型。通过测试,转换型多元线性预测模型的整体预测结果好于幂指数预测模型,而非线性GA-SVR预测模型预测结果与实验结果的相对误差可控制在5%以内。