CN105415101B - 一种微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法 - Google Patents
一种微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法,包括以下步骤:(1)获取最大未变形切屑厚度;(2)获取延性—延脆性临界深度和延脆性—脆性临界深度;(3)获取复合磨削因子;(4)获取经验常数,脆性断裂系数,延‑脆性断裂系数,经验常数x,脆性断裂因子和延‑脆性断裂因子;(5)依据步骤(1)~(4)中参数确定表面粗糙度。本发明提供了一种微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法,确立了表面粗糙度相关的系数,建立了微晶玻璃陶瓷最大未变形切屑厚度与表面粗糙度的数学模型,确立微晶玻璃陶瓷磨削条件参数对磨削加工表面粗糙度的影响关系,适用于解释微晶玻璃陶瓷磨削加工表面粗糙度的成形机理。
Description
技术领域
本发明涉及一种微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法,具体属于工程陶瓷加工技术领域。
背景技术
磨削加工,在机械加工隶属于精加工,加工量少、精度高。在机械制造行业中应用比较广泛,在磨削时与磨削方向基本垂直的表面常常出现大量的较规则排列的裂纹,即磨削裂纹,它不但影响工件的外观,更重要的还会直接影响工件质量。
工程陶瓷具有高强度、耐高温、耐磨损、抗氧化等优异性能,在航空航天、国防工业、机械等领域具有广阔的应用前景。磨削是工程陶瓷的主要加工手段,但由于陶瓷高硬脆性、低断裂韧性的特点,在精密加工时易产生表面/亚表面微裂纹,加工表面质量难以保证。许多高新技术领域对陶瓷零件的加工精度和表面质量要求很高,因此工程陶瓷表面成形机制成为国内外学者的研究热点。
微晶玻璃陶瓷又称可加工陶瓷,是以合成云母为主晶相的云母微晶玻璃,是一种可以机加工的陶瓷材料。其内部微晶体和玻璃相均匀分布,集中了玻璃和陶瓷两者的性能。微晶玻璃陶瓷具有良好的加工性能、真空性能、电绝缘特性及耐高温、耐化学腐蚀等优良性能。微晶玻璃陶瓷特别适用于汽车、军工、航空航天、精密仪器、医疗设备、电真空器件、电子束暴光机、纺织机械、传感器、质谱仪和能谱仪等领域。尤其是对于一些薄壁的线圈骨架,精密仪器的绝缘支架,形状复杂等精度要求高的器件,微晶玻璃陶瓷更为适用,其可加工成任意形状。由于微晶玻璃不同于以往的工程陶瓷,其表面成形机理较为复杂,目前尚未有对微晶玻璃磨削条件参数以及磨削条件对加工表面粗糙度性能影响的相关报道。
发明内容
为解决现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法,能够确立微晶玻璃陶瓷磨削条件参数对磨削加工表面粗糙度的影响关系,优化微晶玻璃陶瓷加工后的表面粗糙度。
为了实现上述目标,本发明采用如下的技术方案:
一种微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法,包括以下步骤:
(1)获取最大未变形切屑厚度hmax;
(2)获取延性—延脆性临界深度hc1和延脆性—脆性临界深度hc2;
(3)获取复合磨削因子Q;
(4)获取经验常数R1,脆性断裂系数ξ1,延-脆性断裂系数ξ2,经验常数x,脆性断裂因子λ1和延-脆性断裂因子λ2;
(5)依据步骤(1)~(4)中参数确定表面粗糙度Ra为:
前述表面粗糙度的确定方法中,根据磨削加工条件,最大未变形切屑厚度hmax可以通过以下公式获取:
其中,Nd为单位面积有效磨粒数,ap为磨削深度,ds为砂轮直径,θ为磨粒锥顶半角,vw为工件进给速度,vs为砂轮线速度。
前述表面粗糙度的确定方法中,根据微晶玻璃陶瓷的材料性质和磨削加工条件,延性—延脆性临界深度hc1可以通过以下公式获取:
其中,η1为延性域系数,Kd为动态变化系数,KIC为断裂韧性,θ为磨粒锥顶半角,H为显微硬度,E为弹性模量。
进一步地,前述表面粗糙度的确定方法中,延性域系数η1的获取方式之一是通过以下步骤得到的:
1)根据微晶玻璃陶瓷的材料性质和磨削加工条件,通过以下公式计算得到hc0:
其中,Kd为动态变化系数,KIC为断裂韧性,θ为磨粒锥顶半角,H为显微硬度,E为弹性模量;
2)由实际测得的表面粗糙度和最大未变形切屑厚度作出数据图,选取由延性域到延脆性域时表面粗糙度的骤增点,取骤增点对应的最大未变形切屑厚度的平均值,即为延性—延脆性临界深度hc1;
3)取η1=hc1/hc0即得。
前述表面粗糙度的确定方法中,根据微晶玻璃陶瓷的材料性质和磨削加工条件,延脆性—脆性临界深度hc2可以通过以下公式获取:
其中,η2为延-脆性域系数,Kd为动态变化系数,KIC为断裂韧性,θ为磨粒锥顶半角,H为显微硬度,E为弹性模量。
进一步地,前述表面粗糙度的确定方法中,延-脆性域系数η2的获取方式之一是通过以下步骤得到的:
1)根据微晶玻璃陶瓷的材料性质和磨削加工条件,通过以下公式计算得到hc0:
其中,Kd为动态变化系数,KIC为断裂韧性,θ为磨粒锥顶半角,H为显微硬度,E为弹性模量;
2)由实际测得的表面粗糙度和最大未变形切屑厚度作出数据图,选取由延脆性域到脆性域时表面粗糙度的骤增点,取骤增点对应的最大未变形切屑厚度的平均值,即为延脆性—脆性临界深度hc2;
3)取η2=hc2/hc0即得。
前述表面粗糙度的确定方法中,根据磨削加工条件,复合磨削因子Q可以通过以下公式获取:Q=vwhmax/vs,其中,vw为工件进给速度,vs为砂轮线速度。
前述表面粗糙度的确定方法中,经验常数x的取值为:0.15≤x≤0.6。
前述表面粗糙度的确定方法中,经验常数R1,脆性断裂系数ξ1,延-脆性断裂系数ξ2,经验常数x,脆性断裂因子λ1和延-脆性断裂因子λ2是通过将表面粗糙度实际测量值—复合磨削因子图中数据点,根据hc1、hc2分为三类,分别用表面粗糙度Ra公式拟合得到的。
为了确保本发明的科学、合理,发明人进行了相应的实验研究,才得以确定本发明的技术方案。具体实验内容如下:
实验研究中涉及的符号名称含义如表1所示。
表1
hmax | 最大未变形切屑厚度,μm | Kd | 动态变化系数 |
Vk | 切屑体积,mm3 | Sc | 磨削沟痕宽度,μm |
r | 切屑宽厚比 | L | 砂轮切刃间距,μm |
lk | 静态接触弧长,mm | Rt | 峰-谷粗糙度,μm |
Nd | 单位面积有效磨粒数 | Ra | 算数平均表面粗糙度,μm |
b | 砂轮宽度,mm | R1 | 经验常数 |
vs | 砂轮线速度,mm/s | x | 经验常数,常取x=[0.15,0.6] |
vw | 工件进给速度,mm/min | Q | 复合磨削因子,μm |
ap | 磨削深度,mm | ξ1 | 脆性断裂系数 |
ds | 砂轮直径,mm | λ1 | 脆性断裂因子 |
h | 切削路径上任意一点的切屑厚度,mm | hc1 | 延性-延脆性临界深度,μm |
bk | 切削路径上任意一点的切屑宽度,mm | hc2 | 延脆性-脆性临界深度,μm |
θ | 磨粒锥顶半角 | η1 | 延性域系数 |
γ | 静态接触弧长所对应的砂轮角度 | η2 | 延-脆性域系数 |
ac | 延-脆转变临界宽度,μm | ξ2 | 延-脆性断裂系数 |
Ed | 断裂能,J | λ2 | 延-脆性断裂因子 |
E | 弹性模量,MPa | Ra0 | 表面粗糙度实验测量值 |
H | 显微硬度,MPa | Ra1 | 经验模型表面粗糙度 |
KIC | 断裂韧性,MPa·μm1/2 | Ra2 | 延-脆性模型表面粗糙度 |
hc | 延性-脆性转变临界深度,μm | Ra3 | 复合域模型表面粗糙度 |
一、延-脆性磨削模型
1、最大未变形切削厚度
为分析微晶玻璃陶瓷磨削加工时表面成形机理,可引入最大未变形切削厚度hmax作为研究对象。单颗锥顶半角为θ的磨粒在工件上的平面磨削模型如图1所示。图中阴影部分F’BA’A为单颗磨粒一次磨削中的磨削面积,切屑截面D-D的形状为三角形,由于hmax﹤﹤lk,则未变形的切屑可近似成三棱锥,切削体积Vk可由式(1)表示:
考虑到磨粒磨削面与切屑截面是相似的,因此r≈2*tanθ,变形得hmax的表达式(2)
在磨削过程中,体积去除率等于单位时间内产生切屑数与每一切屑体积的乘积,如式(3)所示:
(Ndbvs)Vk=apvwb (3)
将式(3)带入式(2)中,得到式(4)
由图1中分析可得,lk的表达式如式(5)所示:
通过分析几何关系,可得式(6):
由于2ap≤ds,对于γ取近似,得到式(7)
将式(7)代入式(5)、式(6)中,整理得到式(8)
再将式(8)带入到式(4)中,整理得到hmax的最终表达式,如式(9)所示:
2、延脆转变临界深度模型
微晶玻璃作为一种典型的脆性材料,在磨削加工中很容易发生脆性断裂,影响加工质量。然而,当磨粒与工件的接触深度小于某一值时,玻璃并不会产生脆性断裂,而是会像金属一样产生一定程度的延性变形,在接触深度达到临界深度之后,玻璃会立即产生脆性裂纹,如图2所示。
依据Griffith断裂扩展模型与硬度压痕的方法,得到了脆性材料临界断裂宽度ac的表达式,如式(10)所示:
对于脆性材料,其断裂能Ed与显微硬度H、断裂韧性KIC和弹性模量E的关系如式(11)所示:
将式(11)带入式(10)中,得式(12)
由图2分析得到,临界断裂深度hc与临界断裂宽度ac的几何关系如式(13)所示:
将式(12)带入式(13),得式(14)
考虑到磨削加工过程中,微晶玻璃不同于压痕实验中的双边受载,仅有一边受载,并且磨粒施加的载荷是具有冲击性的。因此,需要对临界断裂深度hc进行修正,引入动态变化系数Kd(常用系数,通常情况下取0.3),得到hc最终表达式,如式(15)所示:
3、延脆转变表面粗糙度模型
磨削加工过程中,由于砂轮表面形状、切削刃分布以及切削刃有效切削深度的随机性,难以建立“理想”的表面粗糙度模型。因此,引入如下假设,将模型简化:
(1)砂轮表面平整,无突起、倾斜
(2)磨粒在砂轮圆周上以L为间距均匀分布,并且凸起相同的高度。
根据上述两条假设,建立磨削加工表面粗糙度理论模型,其示意图如图3所示。从图3中分析,可以得出如下两个公式:
将式(16)代入式(17)中,得式(18)
则磨削加工表面的理想算数平均粗糙度Ra为:
由于在磨削加工过程中存在材料耕犁、积屑瘤和振动等现象,理想表面粗糙度远小于实际粗糙度。因此,在实际计算分析中,常采用粗糙度经验公式,如式(20)所示:
图4为A、B两组实验工件表面的超景深照,其中4-A、4-B两图对应的实验工况与结果如表2所示。如图4所示,图4-B中工件表面粗糙度要明显高于图4-A,同时图4-B中出现十分明显的脆性断裂的痕迹,而图4-A中却没有。可见对脆性材料磨削加工而言,一旦发生脆性断裂,就会对加工表面的粗糙度产生较大影响。
表2两组实验工件的实验工况与结果
为表征脆性断裂对磨削加工表面粗糙度的影响,引入ξ1、λ1两参数,并将式(20)改写,得式(21)
为简化公式,这里引入实际综合磨削因素Q,其中Q=vwhmax/vs,得到式(22):
二、延-脆性磨削模型验证实验
1、实验过程与仪器
本发明采用金刚石砂轮磨削微晶玻璃陶瓷(市售产品)作为研究对象。采用MK9025型光学曲线磨床,该机床具有直线磨削、圆弧连续轨迹磨削和投影监测等功能,最大砂轮直径180mm,放大倍率误差0.08%,砂轮电机功率400w,砂轮滑板电机功率1.1kw,磨削精度0.04mm。此外,考虑到微晶玻璃材料昂贵,考虑到实验目和节省材料成本,将微晶玻璃材料加工成薄片。
实验中观测磨削表面形貌特征所用的仪器是超景深显微镜(VHX-10000型超景深三维显微显示系统)和三维轮廓仪(MicromeasureⅡ型表面轮廓仪),超景深显微镜具备了传统光学显微镜的景深和景深迭加技术,可以快速准确地对磨削表面的景深进行检测分析。三维轮廓仪采用50倍激光镜头,测量精度高,量步长最小可达到0.078μm,测量高度可达到20μm。
本发明采用的微晶玻璃材料属性如表3所示。
表3微晶玻璃材料属性
注:本发明实验条件下动态变化系数Kd取0.3,磨粒锥顶半角取68°。
模型验证实验的实验参数,如表4所示:
表4实验参数
2、实验结果
2.1、磨削表面粗糙度
表5是金刚石砂轮磨削微晶玻璃陶瓷的实验参数和不同工况下测得的表面粗糙度的结果。实验结果表明,磨削加工参数(砂轮速度、磨削深度以及进給速度)会显著影响表面粗糙度的变化,其中表面粗糙度最小值为0.123μm,最大值为1.355μm。同时,采用公式(20)并取R1=250,x=0.5,得到粗糙度计算值Ra,绘制实验值与计算值的对比图,如图5和图6所示。由表5、图5和图6可知,依据现有的表面粗糙度经验公式预测微晶玻璃陶瓷磨削加工表面粗糙度时,与实际测量值误差较大。需要结合微晶玻璃陶瓷特有的材料属性,将现有的经验公式进行改进。
表5微晶玻璃陶瓷试验工况及磨削表面粗糙度结果
2.2、表面粗糙度分析
根据微晶玻璃的延脆转变临界深度与磨削加工过程的最大未变形切屑厚度,将实验结果分为两类,如图7所示。再根据图7的分类,将对应的Ra—Q中的数据点分为两类,并用公式(22)进行拟合。得到R1=2E13,x=2.2909,ξ1=1.9E-9,λ1=0.376,如图8所示。
分析图7与图8可知,当最大未变形切屑厚度大于延脆转变临界深度时,表面粗糙度并没有明显的增加,反而在一定程度上有所下降。同时如图8所示,在Ra—Q图的数据拟合中,延性域与脆性域的拟合曲线并不连贯,甚至出现了部分重叠。因此,需将原有的模型进行改进。
三、复合域临界磨削模型
微晶玻璃陶瓷是一种微晶相和玻璃相均匀分布的可加工复合陶瓷,其在受压断裂中定会存在玻璃相断裂而微晶相未断裂的情况,即存介于延性与脆性之间的延脆性,因此微晶玻璃陶瓷的断裂韧性KIC会存在两个值。然而通常情况下,这两种断裂韧性的值偏差过小,实际测量中往往难以检测出来。
基于上述的理论分析,延脆转变临界深度就应转变为延性—延脆性临界深度和延脆性—脆性临界深度两种深度,分别用hc1和hc2来表示。同时引入系数η1和η2将公式(15)进行改写,得到式(23)、式(24):
分析图7中的数据,可以发现图7中的点可以明显分为三个部分,结合之前提出的微晶玻璃受压断裂中存在延脆性。因此,假设在微晶玻璃陶瓷磨削过程中,延脆性断裂会对磨削加工表面造成明显的影响,并用ξ2、λ2两个参数来表征这一影响。结合式(23)、(24)将式(22)改写得式(25):
结合上述模型,对图7和图8的实验数据重新处理,得到图9和图10:
如图9所示,Ra—hmax数据中有两处十分明显的骤增点,分别为1-2、3-4。取1-2与3-4的最大未变形切屑厚度的平均值,即为hc1和hc2,得到hc1=0.2401μm,hc2=0.3261μm,η1=0.879,η2=1.194。利用hc1和hc2将实验结果分为三种区域:延性域、延脆性域与脆性域。再将对应的Ra—Q中的数据点也分为三类,用公式(25)进行拟合。得到R1=10.585,x=0.2814,ξ1=20.608,λ1=1.547,ξ2=2.553,λ2=1.016。
分析图9与图10可知,在图9中,当最大未变形切屑厚度超过临界值时,表面粗糙度会有大幅的增加。图10中的拟合曲线呈递增的趋势,并且十分连贯,没有重叠部分。可见复合临界磨削模型,适用于解释样品磨削加工表面粗糙度的成形机理。
五、复合域临界磨削模型验证
为验证复合域临界磨削模型的Ra3的精度,设计了验证试验,其试验条件及测试结果如表6所示,图11、图12和图13分别展示了三个模型Ra1(经验模型)、Ra2(延-脆性模型)、Ra3(复合域模型)与实际测量值Ra0的对比情况。结果表明复合域临界磨削模型Ra3的计算数据与试验数据最为接近。
表6微晶玻璃陶瓷验证试验工况及磨削表面粗糙度结果
本发明的有益之处在于:本发明提供了一种微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法,能够确立微晶玻璃陶瓷磨削条件参数对磨削加工表面粗糙度的影响关系,优化微晶玻璃陶瓷加工后的表面粗糙度。本发明的方法,引入了最大未变形切屑厚度hmax、延性—延脆性临界深度hc1、延脆性—脆性临界深度hc2以及复合磨削因子Q,确立了表面粗糙度相关的系数即经验常数R1,脆性断裂系数ξ1,延-脆性断裂系数ξ2,经验常数x,脆性断裂因子λ1和延-脆性断裂因子λ2,建立了微晶玻璃陶瓷最大未变形切屑厚度与表面粗糙度的数学模型,适用于解释微晶玻璃陶瓷磨削加工表面粗糙度的成形机理。通过本发明的方法还得出磨削条件参数对微晶玻璃陶瓷磨削加工表面粗糙度影响的特点。即Ra在延性域和脆性域都随变量Q呈递增趋势,但在延脆性域呈递减趋势。砂轮线速度越大,表面粗糙度越小;工件进给速度越小,表面粗糙度越小;在一定范围内增大磨削深度表面粗糙度增大,但达到临界点后,磨削深度的继续增大会使表面粗糙度减小。经实验验证,通过本发明的磨削表面粗糙度的确定方法,得到的计算值与实际测量值相匹配。
附图说明
图1是单磨粒磨削示意图;
图2是临界断裂深度示意图;
图3是磨削加工表面粗糙度理论模型图;
图4是两组实验工件表面超景深显微镜图;
图5是样品表面粗糙度(实测值和经验模型计算值)数据图;
图6是样品实际综合磨削因素(Q)-表面粗糙度(实测值和经验模型计算值)数据图;
图7是基于延-脆性表面粗糙度模型的样品最大未变形切屑厚度(hmax)与表面粗糙度分类数据图;
图8是基于延-脆性表面粗糙度模型的样品表面粗糙度拟合曲线图;
图9是基于复合域临界深度模型的样品最大未变形切屑厚度(hmax)与表面粗糙度分类数据图;
图10是基于复合域临界深度模型的样品表面粗糙度拟合曲线图;
图11是样品表面粗糙度(实测值以及三种模型计算值)数据图;
图12是样品最大未变形切屑厚度(hmax)-表面粗糙度(实测值以及三种模型计算值)数据图;
图13是样品实际综合磨削因素(Q)-表面粗糙度(实测值以及三种模型计算值)数据图;
图中附图标记的含义:图4:A(hmax=0.2513μm,Ra=0.7395μm),B(hmax=0.2728μm,Ra=1.0090μm);图7:hc=0.2731μm;图8:a延性域拟合曲线:y=2E+13x2.2909,R2=0.581,b脆性域拟合曲线:y=38045x0.8623,R2=0.7259;图9:hc1=0.2401μm,hc2=0.3261μm;图10:a延性域拟合曲线:y=10.585x0.2814,R2=0.0092,b延脆性域拟合曲线:y=27.021x0.286,R2=0.0151,c脆性域拟合曲线:y=218.14x0.4354,R2=0.9928。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的介绍。
实施例
一种微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法,包括以下步骤:
(1)根据磨削加工条件,通过以下公式获取最大未变形切屑厚度hmax:
其中,Nd为单位面积有效磨粒数,ap为磨削深度,ds为砂轮直径;
(2)根据微晶玻璃陶瓷的材料性质,通过以下公式分别获取延性—延脆性临界深度hc1和延脆性—脆性临界深度hc2:
其中,η1为延性域系数,η2为延-脆性域系数,Kd为动态变化系数(常用系数,通常情况下取0.3),KIC为断裂韧性,θ为磨粒锥顶半角,H为显微硬度,E为弹性模量;
(3)根据磨削加工条件,通过以下公式获取复合磨削因子Q:
Q=vwhmax/vs,其中,vw为工件进给速度,vs为砂轮线速度;
(4)通过将表面粗糙度实际测量值—复合磨削因子图中数据点,根据hc1、hc2分为三类,分别用表面粗糙度Ra公式拟合得到经验常数R1,脆性断裂系数ξ1,延-脆性断裂系数ξ2,经验常数x,脆性断裂因子λ1和延-脆性断裂因子λ2;
(5)依据步骤(1)~(4)中参数确定表面粗糙度Ra为:
实施例中延性域系数η1是通过以下步骤得到的:
1)根据微晶玻璃陶瓷的材料性质和磨削加工条件,通过以下公式计算得到hc0:
2)由实际测得的表面粗糙度和最大未变形切屑厚度作出数据图,选取由延性域到延脆性域时表面粗糙度的骤增点,取骤增点对应的最大未变形切屑厚度的平均值,即为延性—延脆性临界深度hc1,
3)取η1=hc1/hc0即得。
实施例中延-脆性域系数η2是通过以下步骤得到的:
1)根据微晶玻璃陶瓷的材料性质和磨削加工条件,通过以下公式计算得到hc0:
2)由实际测得的表面粗糙度和最大未变形切屑厚度作出数据图,选取由延脆性域到脆性域时表面粗糙度的骤增点,取骤增点对应的最大未变形切屑厚度的平均值,即为延脆性—脆性临界深度hc2,
3)取η2=hc2/hc0即得。
上述表面粗糙度Ra的确定方法中,经验常数x的通常取值为:0.15≤x≤0.6。
Claims (9)
1.一种微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)获取最大未变形切屑厚度hmax;
(2)获取延性—延脆性临界深度hc1和延脆性—脆性临界深度hc2;
(3)获取复合磨削因子Q;
(4)获取经验常数R1,脆性断裂系数ξ1,延-脆性断裂系数ξ2,经验常数x,脆性断裂因子λ1和延-脆性断裂因子λ2;
(5)依据步骤(1)~(4)中参数确定表面粗糙度Ra为:
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2.根据权利要求1所述的微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法,其特征在于:根据磨削加工条件,所述最大未变形切屑厚度hmax通过以下公式获取:
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</msqrt>
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</mrow>
其中,Nd为单位面积有效磨粒数,ap为磨削深度,ds为砂轮直径,θ为磨粒锥顶半角,vw为工件进给速度,vs为砂轮线速度。
3.根据权利要求1所述的微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法,其特征在于:根据微晶玻璃陶瓷的材料性质和磨削加工条件,所述延性—延脆性临界深度hc1通过以下公式获取:
<mrow>
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<mi>h</mi>
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<mi>H</mi>
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<mo>,</mo>
</mrow>
其中,η1为延性域系数,Kd为动态变化系数,KIC为断裂韧性,θ为磨粒锥顶半角,H为显微硬度,E为弹性模量。
4.根据权利要求3所述的微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法,其特征在于:延性域系数η1是通过以下步骤得到的:
1)根据微晶玻璃陶瓷的材料性质和磨削加工条件,通过以下公式计算得到hc:其中,Kd为动态变化系数,KIC为断裂韧性,θ为磨粒锥顶半角,H为显微硬度,E为弹性模量;
2)由实际测得的表面粗糙度和最大未变形切屑厚度作出数据图,选取由延性域到延脆性域时表面粗糙度的骤增点,取骤增点对应的最大未变形切屑厚度的平均值,即为延性—延脆性临界深度hc1;
3)取η1=hc1/hc即得。
5.根据权利要求1所述的微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法,其特征在于:根据微晶玻璃陶瓷的材料性质和磨削加工条件,所述延脆性—脆性临界深度hc2通过以下公式获取:
其中,η2为延-脆性域系数,Kd为动态变化系数,KIC为断裂韧性,θ为磨粒锥顶半角,H为显微硬度,E为弹性模量。
6.根据权利要求5所述的微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法,其特征在于:延-脆性域系数η2是通过以下步骤得到的:
1)根据微晶玻璃陶瓷的材料性质和磨削加工条件,通过以下公式计算得到hc:其中,Kd为动态变化系数,KIC为断裂韧性,θ为磨粒锥顶半角,H为显微硬度,E为弹性模量;
2)由实际测得的表面粗糙度和最大未变形切屑厚度作出数据图,选取由延脆性域到脆性域时表面粗糙度的骤增点,取骤增点对应的最大未变形切屑厚度的平均值,即为延脆性—脆性临界深度hc2;
3)取η2=hc2/hc即得。
7.根据权利要求1或2所述的微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法,其特征在于:根据磨削加工条件,所述复合磨削因子Q通过以下公式获取:Q=vwhmax/vs,其中,vw为工件进给速度,vs为砂轮线速度。
8.根据权利要求1所述的微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法,其特征在于:所述经验常数x的取值为:0.15≤x≤0.6。
9.根据权利要求1或8所述的微晶玻璃陶瓷磨削表面粗糙度的确定方法,其特征在于:所述经验常数R1,脆性断裂系数ξ1,延-脆性断裂系数ξ2,经验常数x,脆性断裂因子λ1和延-脆性断裂因子λ2是根据hc1、hc2将表面粗糙度实际测量值—复合磨削因子图中数据点分为三类,分别用表面粗糙度Ra公式拟合得到的。
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