金刚石砂轮

这是一篇关于金刚石砂轮的思维导图，包括：砂轮制备、砂轮修整、砂轮优化三部分知识。

金刚石砂轮

• 砂轮制备
  • 直接墨写法制备多孔结构陶瓷结合剂金刚石砂轮
    • Huang Jingluan et al. Fabrication of porous structure vitrified bond diamond grinding wheel via direct ink writing[J]. Ceramics International, 2021, 47(24) : 34050-34058.
    • 传统方法劣势
      • 通常通过干模压制制造，金刚石砂砾和玻璃化粘结粉末的干混容易结块
      • 无孔结构砂轮面临着切屑能力差、磨削表面热损伤、自锐化不良、效率低等挑战
    • 新技术优势
      • 孔隙率可控、自锐能力强、粘结强度高
    • 具体内容
      • 采用DIW工艺制造实心结构、三角形结构、晶格结构三种砂轮
      • 含有3%黄原胶溶液的陶瓷油墨表现出剪切变稀的流动行为。油墨印刷的样品可以保持稳定的形状，从底层挤出的线条可以承受上层而不会塌陷。
      • 金刚石砂轮在670°C烧结不会石墨，其机械性能满足磨削需要。
      • PMMA含量为30体积的样品可以使孔隙率达到最佳水平。PMMA不能显著增加总孔隙率，但可以产生规则的球形孔隙，不能削弱弯曲强度，有利于磨削结果的均匀性。
      • DIW制造的砂轮具有可控的孔隙率，优异的自锐能力。使用金刚石砂轮的三种不同结构进行研磨后，蓝宝石基体的表面形态可以达到等效水平。相反，三角形结构和晶格结构砂轮的材料去除率是实心结构砂轮的1.6和1.8倍。
  • 采用3D打印模具凝胶铸造制备的玻化结合剂金刚石砂轮
    • Tao Lin et al. Vitrified bond diamond grinding wheel prepared by gel-casting with 3D printing molds[J]. Diamond & Related Materials, 2020, 108(prepublish)
    • 传统方法劣势
      • 难制备形状复杂的砂轮。冷压过程中模具与粉末之间的摩擦可能导致坯体密度不均匀
      • 传统的模具更新速度慢，模具设计周期跟不上产品设计周期的步伐
    • 新技术优势
      • 可以使模具具有复杂的形状
      • 大大减少模具制造时间
    • 结论
      • 砂轮模具采用3D压法制备，玻化结合剂金刚石砂轮采用GC工艺制备。该方法适用于生产形状复杂的砂轮，在一定程度上可以缩短新产品的研发时间，降低成本。
      • 玻化结合剂金刚石砂轮的生坯强度可通过3D打印模具的凝胶铸造达到约13MPa，烧结样品在760°C下的抗弯强度约为78 MPa。
      • 用3D打印模具凝胶铸造制备的玻化结合剂金刚石砂轮的研磨比、去除率和表面粗糙度与冷压成型的砂轮相似，其独特的多孔结构比冷成型砂轮更具优势。
      • 采用GC工艺与3D打印模具制成的玻化结合剂金刚石砂轮在个性化定制和小批量生产方面具有巨大的潜力。
  • 子主题
• 砂轮修整
  • 树脂结合剂金刚石砂轮的激光修整形貌与质量
    • Hui Deng and Zhou Xu. Laser-dressing topography and quality of resin-bonded diamond grinding wheels[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2021, 136
    • 激光修整技术局限性
      • 砂轮表面变质层的生成机理不明确，热量积聚效应对晶粒去除阈值的影响规律尚未掌握
    • 探索了激光修整过程中树脂键的热解过程和相变。结果表明，键中C元素的比例增加，O元素的比例降低，而键中辅助材料的组成和含量变化不大。最后，完成了激光修整参数的全面优化，实现了树脂粘结金刚石砂轮的低损伤和超精密修整。
  • 利用激光修整和放电修整对弧形金刚石砂轮进行高效精密修整
    • Dai Longzhou et al. Efficient and precision dressing of arc-shaped diamond grinding wheel by laser dressing and electrical discharge dressing[J]. Diamond & Related Materials, 2022, 125
    • 目的
      • 为了实现粗晶粒弧形砂轮的高效精确修整
    • 步骤
      • 使用激光修整法有效地去除多余的磨料层，以获得弧形轮廓
      • 通过与激光修整后的轮廓匹配来确定高精度弧形电极的位置
      • 进行放电修整，以提高弧形金刚石砂轮的修整精度
      • 通过拉曼光谱法检测并分析了磨光砂轮上磨料颗粒的石墨化程度
      • 通过拉曼光谱法检测并分析了磨光砂轮上磨料颗粒的石墨化程度
      • 通过研磨氧化铝陶瓷验证了弧形砂轮的修整效果
    • 结论
      • 复合修整方法可以修整高精度的弧形金刚石砂轮
      • 激光粗修整中通过降低砂轮速度、降低激光扫描速度可以获得更好的轮廓精度结果。
      • 在放电精密修整中，通过更高的砂轮速度和更高的电极往返速度可以获得更好的轮廓精度结果。
      • 激光修整和放电修整中存在一定程度的金刚石石墨化
      • 复合法修整砂轮产生的法向和切向磨削力小于激光法或放电法
  • 子主题
• 砂轮优化
  • 通过工艺模型优化混合粘结金刚石砂轮的磨削工艺
    • Uhlmann Eckart and Muthulingam Arunan. Optimizing the Sharpening Process of Hybrid-Bonded Diamond Grinding Wheels by Means of a Process Model[J]. Machines, 2021, 10(1) : 8-8.
    • 优势
      • 提高磨削工艺的再现性
      • 减少二次加工时间
    • 结论
      • 锐化参数与由此产生的砂轮形貌之间的相关性，可用于对磨削过程进行建模
      • 开发的CNC控制刃磨工艺的工业应用能够对表面形貌进行时间优化，工艺可靠和资源节约型设置
      • 非稳定磨削行为可以通过砂轮形貌的目标设置而缩短，并确保几乎恒定的工件质量
  • 子主题