基于磁控磨粒均布的复合基微细砂轮制备方法研究

针对微小非球面纳米磨削中微细砂轮存在磨粒分布不均匀，自锐性和刚性低等问题，本项目提出一种基于磁场控制和振动辅助的微小直径微粉砂轮的制造方法，在砂轮固化成型的过程中通过径向磁场控制和振动辅助的作用以达到磨粒均匀分布的效果。发挥磁性金属基的高刚性和树脂基的良好的自锐性、吸震性的优点，使用以磁性金属基和树脂基的复合后形成的结合剂，保证既能得到高形状精度，又能得到良好的超光滑表面。通过研究径向磁场强度及其分布对砂轮内部磨粒排布的影响规律，建立成型过程的仿真与数值模拟模型，从而得到磨粒均布的最优化参数。研究金属树脂复合基的化学成分及配比与被加工面形状精度、表面粗糙度的关系。研发出能适用于微小非球面纳米磨削的高性能微小直径的微粉砂轮，并对其纳米磨削性能进行机理与实验研究。

摘要：本项目针对微小非球面纳米磨削中微细砂轮存在磨粒分布不均匀，自锐性和刚性低等问题，提出了一种基于磁场控制的小直径微粉砂轮的制造方法，在砂轮成型的过程中通过径向磁场控制的作用以达到磨粒均匀分布的效果。发挥磁性金属基的高刚性和树脂基的良好的自锐性、吸震性的优点，使用以磁性金属基和树脂基的复合后形成的结合剂，保证既能得到高形状精度，又能得到良好的超光滑表面。通过平行磁场浇注、径向磁场浇注、径向磁场热压烧结三种不同工艺制备微粉金刚石砂轮，研究了三种制备工艺下砂轮组成成分及配比对磨削比、表面粗糙度、磨削效率及面形精度的影响规律。采用径向磁场热压烧结成形，制备的砂轮耐磨性最好，加工直径φ6mm的YG8硬质合金非球面模具，面形精度达到PV 300nm左右，表面粗糙度达到Ra 5nm以下。并探讨了小直径砂轮弹性变形对非球面面形精度的影响机理。项目主要成果包括：开发了用于小口径非球面模具磨削的磁控复合基微粉砂轮；发表学术论文8篇；培养博士生1名、硕士生2 名；申请发明专利1项，项目技术总结报告1 套。