CN112059337A - 一种SiC板超声电解复合磨削方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械制造技术领域，公开了一种SiC板超声电解复合磨削方法，该磨削方法包括粗磨和精磨两个步骤，通过研制新型软砂轮，结合超声电解的复合磨削方式，代替传统的磨削工艺，实现SiC板表面的高效超低损伤超精密加工。所述的软砂轮磨削部分由磨料、填充料和结合剂通过固化成型制造而成，其中，磨粒体积占比为25‑40％，填充料体积占比为10‑20％，其余为结合剂。与传统的磨削方法相比，本发明可实现SiC板的高效、超低损伤加工，可有效降低SiC板在磨削过程中的碎片率，提高成品率。

Description

一种SiC板超声电解复合磨削方法
技术领域
本发明涉及一种SiC板超声电解复合磨削方法，属于机械制造技术领域。
背景技术
SiC板在航空航天、通讯等很多领域使用，通常情况下SiC板表面会留有成型痕迹、表面粗糙度大、一致性差等缺陷，对整个设备的影响很大，所以对于它们的加工是不可或缺的，然而对这些表面的加工及其高效率加工是目前所面临的难题。
超声电解复合磨削是在结合超声、电解作用和机械磨削作用的一种复合加工方法，它比电解加工有更高的精度和表面质量，比机械磨削有更高的效率和稳定性，且砂轮磨损量小，适用于磨削各种高强度、高硬度、热敏性、脆性等难磨削的导电金属材料。由于工具电极与工件间会产生电解液湍流现象而导致间隙流畅不稳定，影响内部通道的加工表面精度和质量。为了提高加工表面精度，须合理调整超声波电主轴的转速和进给速度，合理控制电解液的流速与流量，来提高加工过程的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种SiC板的超声电解复合磨削方法，以解决SiC板传统磨削过程中存在的碎片、崩边、精度差、效率及成品率低等问题。
本发明提供如下技术方案：
一种SiC板超声电解复合磨削方法，包括以下步骤：
步骤一：粗磨；
(1)工件SiC板夹紧或粘贴固定于工作台上，超声波换能器安装在变幅杆上,变幅杆与软砂轮转轴连接，打开超声控制开关后，软砂轮受到超声振动激励；
(2)将电解电极的阴极与软砂轮相连，阳极与工件相连；
(3)调节超声振动激励频率和电极间隙；超声振动激励频率由压电陶瓷换能器进行调节，频率为25-28kHz；电极间隙控制在0.2～0.6mm；
(4)工作时电解液持续浇筑至软砂轮与工件磨削间隙处，软砂轮受到电解作用，磨削模式为湿磨。
步骤二：精磨；磨削具体过程同步骤一。
所述的软砂轮的磨削部分由磨料、填充料和结合剂通过固化成型制造而成，磨粒体积占比为25-40％，填充料体积占比为10-20％，其余为结合剂；磨料成分为金刚石、立方氮化硼、碳化硼中的一种或两种以上等质量混合，填充料成分为Al2O3、CeO2、ZrO2、MgO中的一种或两种以上等质量混合，结合剂成分为酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯中的一种或两种以上等质量混合；此外，粗磨过程选用的软砂轮粒度为500#-2000#，砂轮转速为1000-2000rpm；精磨过程中选用的软砂轮粒度为2500#-8000#，砂轮转速为3000-6000rpm。
所述的电解液由电解质、过氧化氢及去离子水混合配制而成，其中电解质为NaCl晶体、NaClO3晶体、NaNO3晶体中的一种或两种以上等比例混合；电解液中的电解质质量分数为4-13wt％，过氧化氢的质量分数为3-9wt％，其余为去离子水。
与现有技术相比，本发明的明显特点和优势在于：
1.本发明超声电解复合磨削方法结构简单，操作简单，能快速实现两种磨削方式相结合的复合磨削加工，即效率高。
2.本发明超声电解复合磨削加工中，砂轮和工件磨削表面会形成电解液超声空化现象，能有效促进砂轮及时修整，使其外层表面始终保持有均匀地修锐磨粒，可保证工件表面磨削精度。
3.本发明超声电解复合磨削加工中，电解作用会使砂轮表面形成一层氧化膜，砂轮和工件接触时会产生更稳定的磨削力，可避免SiC板因受力不均匀而产生崩边、碎片等问题。
综上所述，本发明将超声磨削技术与电解磨削技术相复合，以两种磨削技术优劣互补，相互促进，形成多工艺磨削工艺。与传统的磨削方法相比，本发明可实现高效、超低损伤、超精密磨削SiC板，可有效降低SiC板在转移过程中的碎片率，提高成品率。
附图说明
图1为本发明的SiC板超声电解复合磨削的加工示意图。
图中：1电解电源，2电解液，3工件，4工作台，5软砂轮，6超声控制器，7压电陶瓷换能器，8变幅杆，9砂轮转轴。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
如图1所示，本发明的一种SiC板的超声电解复合磨削方法，所采用的装置主要包括电解电源1、工作台4、软砂轮5、超声控制器6、压电陶瓷换能器7、变幅杆8以及砂轮转轴9。
工作时，将工件(SiC板)3加紧固定于工作台4上，将电解电极的阳极(即电解电源1的正极)与工件3相连，阴极(即电解电源1的负极)与软砂轮5相连。首先，对工件3进行粗磨，其中砂轮磨料选用粒度为1000#的金刚石，体积占比为25％，填充料选用CeO2，体积占比为15％，结合剂选用环氧树脂，体积占比为60％，且砂轮转速设置为1500rpm；将压电陶瓷换能器7安装在变幅杆8上，变幅杆8与砂轮转轴9相连接，打开超声控制开关6后，使软砂轮5受到超声振动激励；设置超声振动激励频率为26kHz并调节电极间隙，间隙大小为0.4mm；选用NaCl晶体、过氧化氢及去离子水配制成电解液2，其中NaCl晶体在电解液中的质量分数为9wt％、过氧化氢在电解液中的质量分数为5wt％、其余为去离子水，并将该电解液2持续浇筑至软砂轮5与工件3磨削间隙处，软砂轮5受到电解作用，对工件3进行湿磨粗加工；其次，工件3粗磨加工完后，选用粒度号为5000#的金刚石软砂轮对SiC板继续进行精磨，其中砂轮转速为4500rpm，其余加工步骤及参数设置同粗磨，加工结束后将工件3取出，用蒸馏水清洗。
上述实施例中将超声与电解的加工方法相结合，对SiC板进行了磨削，超声振动可使软砂轮对工件进行高频的微切削，减小传统磨削过程中的磨削应力，避免SiC板磨削过程中存在的崩边、碎片等问题；结合电解加工辅助磨削的方式，可以使工件表面生成一层氧化膜，通过自制砂轮，可以使氧化膜更容易磨削掉，提高了材料去除率；电解液中的过氧化氢可以促进氧化膜的生成，NaCl溶液等具有导电功能，通电后对砂轮具有修锐作用；自制软砂轮主要磨粒为金刚石，硬度高于SiC板，可保证磨削过程中材料的去除，其次填充料CeO2对生成的氧化膜具有很好的切削性能，环氧树脂等作为基体材料，可以将磨粒及填充料紧密的固结成型，此外该基体材料具有一定的弹性，可以缓冲局部磨削力过大的区域。综上所述知，本发明所述SiC板超声电解复合磨削加工方法，可以有效避免SiC板传统加工方法中存在的崩边、碎片等成品率低及效率的问题。

Claims (3)

1.一种SiC板超声电解复合磨削方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：粗磨；
(1)工件SiC板夹紧或粘贴固定于工作台上，超声波换能器安装在变幅杆上,变幅杆与软砂轮转轴连接，打开超声控制开关后，软砂轮受到超声振动激励；
(2)将电解电极的阴极与软砂轮相连，阳极与工件相连；
(3)调节超声振动激励频率和电极间隙；超声振动激励频率由压电陶瓷换能器进行调节，频率为25-28kHz；电极间隙控制在0.2～0.6mm；
(4)工作时电解液持续浇筑至软砂轮与工件磨削间隙处，软砂轮受到电解作用，磨削模式为湿磨；
步骤二：精磨；磨削具体过程同步骤一。
2.根据权利要求1所述的一种SiC板超声电解复合磨削方法，其特征在于，所述的软砂轮的磨削部分由磨料、填充料和结合剂通过固化成型制造而成，磨粒体积占比为25-40％，填充料体积占比为10-20％，其余为结合剂；磨料成分为金刚石、立方氮化硼、碳化硼中的一种或两种以上等质量混合，填充料成分为Al2O3、CeO2、ZrO2、MgO中的一种或两种以上等质量混合，结合剂成分为酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯中的一种或两种以上等质量混合；粗磨过程选用的软砂轮粒度为500#-2000#，砂轮转速为1000-2000rpm；精磨过程中选用的软砂轮粒度为2500#-8000#，砂轮转速为3000-6000rpm。
3.根据权利要求1或2所述的一种SiC板超声电解复合磨削方法，其特征在于，所述的电解液由电解质、过氧化氢及去离子水混合配制而成，其中电解质为NaCl晶体、NaClO3晶体、NaNO3晶体中的一种或两种以上等质量混合；电解液中的电解质质量分数为4-13wt％，过氧化氢的质量分数为3-9wt％，其余为去离子水。
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