论文部分内容阅读
传统窄深槽加工工序繁琐,存在加工效率低、加工精度差等问题,窄深槽缓进给磨削可以解决上述问题,然而窄深槽缓进给磨削过程中磨削力大、磨削温度高,会造成磨削砂轮磨损严重,磨削表面存在缺陷、烧伤等问题,甚至形成磨削裂纹,严重影响窄深槽零件使用性能。因此,急需对磨削过程的磨削力及磨削后的表面性能进行研究,得出磨削参数对磨削力及磨削表面性能的影响规律,为窄深槽缓进给磨削提供理论指导。本文采用单层电镀CBN砂轮对调质42Cr Mo钢进行窄深槽磨削试验,测量了磨削过程的磨削力,观察磨削后窄深槽的表面粗糙度、表面形貌、显微组织、显微硬度,得出了磨削工艺参数对窄深槽表面粗糙度、表面形貌、硬化程度、硬化层深度的影响规律,分析了硬化层显微组织的形成机理,并对窄深槽侧面进行摩擦磨损试验,主要的研究工作及成果有:(1)运用Kistler测力仪实时测量窄深槽磨削过程的磨削力,计算得出不同磨削参数下的法向磨削力和切向磨削力,结果表明:不同工艺参数下,法向磨削力均大于切向磨削力,法向磨削力和切向磨削力随砂轮线速度的增大而减小,随工件进给速度和磨削深度的增大而增大。(2)运用金相显微镜观察磨削表面形貌,发现不同磨削工艺参数下均出现较清晰的磨痕,并存在不同程度的锯齿状切削边缘和脆性剥落痕迹。随着砂轮线速度的增加,窄深槽表面磨痕变浅变窄,脆性剥落及残留磨屑减少,磨削表面粗糙区域减少,表面纹理分布均匀,磨削表面质量改善;随着工件进给速度及磨削深度的增大,磨痕变宽变深,表面存在明显的脆性剥落坑和严重的锯齿状切削边缘,磨削表面质量恶化。(3)运用彩色金相法分析磨削硬化层显微组织,并运用显微硬度仪测得磨削硬化层的维氏硬度,计算得出磨削硬化层硬化程度和深度,分析磨削硬化层显微组织形成机理和磨削参数对硬化层硬化程度和深度的影响规律。结果表明:缓进给磨削窄深槽硬化层的显微组织为板条马氏体+残余奥氏体+渗碳体组织,沿硬化层深度方向呈梯度分布;随砂轮线速度的增加,窄深槽侧面硬化程度和硬化层深度均降低,随工件进给速度和磨削深度的增大,窄深槽侧面硬化程度和硬化层深度均增加。(4)对缓进给磨削后的窄深槽侧面进行摩擦磨损试验,运用三维表面轮廓仪测得磨损体积,并观察磨损表面形貌得出磨损机制。结果表明:不同载荷下,摩擦磨损曲线均经历初期磨合阶段和稳定磨损阶段;沿对磨球滑擦方向和垂直于对磨球滑擦方向的磨痕两侧均发生塑性变形现象;随载荷的增大,磨损体积与磨痕深度均呈线性增长趋势,但磨损率随载荷的增大呈先减小后增大的趋势;当载荷为15N和60N时,磨损表面磨损机制均为磨粒磨损、黏着磨损和剥落磨损,载荷为60N时,磨损表面的疲劳磨损更加严重。