金刚石磨具磨粒出刃高度的测试与调控研究进展(2)
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【摘要】2.2 超景深显微镜法 超景深显微镜法是通过深度扫描分析二维图像并借助于三维重构系统迅速合成三维重构图像来实现磨粒出刃高度的测量。其原理是利用
2.2 超景深显微镜法
超景深显微镜法是通过深度扫描分析二维图像并借助于三维重构系统迅速合成三维重构图像来实现磨粒出刃高度的测量。其原理是利用超景深显微系统在不同景深下的聚焦功能,通过微调旋钮将镜头聚焦到被测磨粒的最高点,图像由模糊变清晰,然后再将镜头以同样的方法聚焦到该磨粒的最低点位置,由此可以测出磨粒的出露高度范围,最后通过超景深显微系统里的3D分析软件计算出磨粒最低点到磨粒最高点的距离,该值即为磨粒的出露高度。赵金坠等[16]采用超景深显微镜的3D图形合成功能生成的三维形貌来检测磨粒的出刃高度分布情况,并将磨粒所在剖面的径向高度差定义为磨粒的出刃高度。王艳凤[26]利用超景深显微镜研究磨粒初始的出刃高度与磨粒磨损的关系,发现磨粒初始出刃高度值逐渐减小时,磨粒的磨损量趋于平缓。
2.3 扫描电子显微镜法
扫描电子显微镜法是将待测试样放置于样品仓中并利用聚焦电子束对试样的各点进行扫描,然后借助于3D重构技术来获得其三维立体图像并用画等高线的方法来计算磨粒的出刃高度。WOJCIEH等[27]使用SEM和图像分析技术研究金刚石砂轮表面磨粒的出刃形貌,其研究表明:该方法在借助于计算机辅助系统时可实现对磨粒出刃状况的观测和计算,但该检测方法中的高能电子束对样品有一定的损伤;另外,磨具中突出的结合剂及表面存在的凹坑也可能被重构到磨粒的轮廓图中而导致测量不精准。
2.4 激光法
利用激光法[28-29]测量磨粒的出刃高度主要有激光共聚法、激光聚焦法及激光三角法等。
激光共聚法是利用激光共焦扫描显微镜对样品表面进行扫描来检测,借助于光学切片功能获得的三维重构图可用于检测磨具表面的磨粒出刃高度[30-31]。其成像的最大特点是检测精度较高,对样品没有破坏性,能够实现高分辨率层析成像,不足之处是扫描速度较慢。
激光聚焦法[32-33]是以一个聚焦光点入射到被测表面上并通过对干涉条纹图像进行相位分析来获得样品表面各点的实际高度,该法可检测磨具表面磨粒的出刃高度、磨粒间距及密度,该法虽灵敏度较高,但振动对测量结果的影响较大。
激光三角法[34-35]的基本原理是由光源发出的一束激光照射在待测试样表面并最终在检测器上成像,当试样表面的高度位置发生改变时检测器上的图像也发生相应的位移,通过像移、实际位移之间的关系式可计算出真实的物体位移。
XIE 等[36-38]采用3D激光显微技术对金刚石工具的表面微观出刃形貌参数进行评价,并对其同加工后的工件表面粗糙度的相关关系进行了研究,建模分析了修整后的金刚石砂轮表面磨粒数目、出刃高度、磨粒前角、磨粒间隙等参数的变化量,得出有效磨粒出刃数目及磨粒体积是影响砂轮磨削性能的关键参数。LIU等[39-40]采用激光扫描法获得砂轮表面形貌并借助Origin8软件绘制形貌等高线图,分析修整前后磨粒突出高度的总体分布情况。
2.5 白光干涉法
白光干涉法是以白光为光源,利用白光干涉条纹的固有性质来进行表面微观形貌的测量,其测定原理是根据最佳干涉位置的白光干涉条纹明暗度获得磨粒出刃高度。CUI等[41-44]开发了基于白光干涉原理的金刚石砂轮表面信息专用测量系统,并实现了对金刚石磨粒出刃形貌及出刃高度的精密测量。
3 金刚石磨具出刃高度的调控技术
金刚石磨具在磨削过程中,磨粒会逐渐被磨损或者脱落。当磨粒被磨钝以后,锋利度急剧下降,导致磨削力增大,磨削温度升高,损伤被加工工件表面;此外,磨削过程中产生的磨屑充斥并黏附在磨具容屑空间里,使磨粒被磨屑包埋,大大降低了其磨削性能。因此,为了使磨具既保持完整的几何外形又具有一定的锋利度,需要对其进行修锐来获得新的磨削刃。调整金刚石磨具出刃高度主要是通过修锐过程来实现,该方法可以使磨具长时间保持微刃性且具有良好的切削性能;此外,出刃技术也可以使磨削过程中的磨削力减小,更有利于磨削正常进行。目前主要通过金刚石工具法、磨削法、软弹性法、电解法、电火花法、激光法等修锐方式使金刚石磨具露出锋利的磨削刃[45]。
3.1 金刚石工具法
金刚石工具法是用单颗粒或多颗粒金刚石笔、修整片、修整刀等对磨具进行切削加工,从而实现对磨具的修整,其装置简单、修整效率较高并且可以改善磨具的形状精度,但磨具中的磨粒突出高度较低且切削刃很少,影响到被加工工件的表面精度。王帅[46]采用金刚石笔为修整工具对树脂结合剂金刚石砂轮进行修锐处理,得到的磨粒出刃等高性较好。
文章来源:《金刚石与磨料磨具工程》 网址: http://www.jgsymlmjgc.cn/qikandaodu/2021/0708/474.html
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