超聲磨削表面三維形貌建模與試驗研究

李 虎，陸忠東,2

(1.上海理工大學 機械工程學院，上海 200093；2.上海電機學院，上海 201306)

隨著機械、電子、信息、能源、航空航天、國防等領域高端裝備的不斷發展，出現了一大批性能要求越來越高的零部件[1]。這些零部件對硬脆性材料、難加工材料和新型先進材料的需求日益增多，對關鍵零件的加工效率、加工質量和加工精度提出了更高的要求。傳統加工方法是超精密磨削和單點金剛石切削，產生較大的磨削力以及磨削熱，引起工件表面、亞表面損傷以及砂輪壽命低；嚴重制約著零件加工精度及加工效率，迫切需要新的磨削工藝來解決此類問題。最近發展起來的超聲磨削就是解決此類問題的方法之一。

超聲磨削加工是在傳統磨削過程中對砂輪或工件施加超聲振動，改變磨粒和工件的干涉過程，從而獲得更好的加工效果。文獻[1]對改性氧化鋁陶瓷進行超聲磨削形貌研究，結果表明加工表面上可以觀測到晶粒細化現象,幾乎沒有破碎發生,材料去除模式主要為塑性去除。文獻[2～10]研究了不同砂輪粒度、各磨削用量對超聲磨削的粗糙度和磨削力的影響規律。文獻[11]研制了一種新型的超聲磨削裝置，并且實驗證明該裝置超聲磨削單晶硅時磨削力下降20%，表面粗糙度下降30%。

本文利用分析了超聲磨削磨粒運動軌跡和磨削表面形貌形成機理，建立了超聲磨削三維形貌模型。通過進行超聲振動輔助磨削實驗，驗證了超聲輔助磨削表面三維形貌模型的正確性。……