硬质合金球V型槽研磨工艺研究

在影响硬质合金球研磨精度及效率的众多因素中，如研磨盘材料、研磨槽、研磨液、研磨方式和其他一些研磨参数以及环境等方面，其中研磨盘的研磨槽形式是对硬质合金球的精度及效率中影响最大的因素。首先，V型槽的研磨盘结合硬质合金球脆性大，不耐磕碰的特点而设计出来，其夹角可根据球体的直径大小来做出调整，常见的夹角一般为45°、60°、90°、120°。将球坯放置于两盘之间的同心圆沟槽中，使之处于三点接触的状态，在压力作用下，受转动的研磨盘摩擦力以及研磨液的黏滞力作用沿盘沟运动。转动圆盘、硬质合金球和固定盘以及研磨剂之间相互作用，使球体与盘沟表面形成高副（两构件通过点接触或线接触而构成的运动副统称为高副）。最终，工件不断受到挤压、摩擦等作用，消除球坯表面的加工余量，逐渐磨圆成球。

如上图所示，该硬质合金球V形槽研磨工艺的设计有以下几点优势：1.上下连轴采用尼龙等高分子材料能够充分吸收阻尼传动振动，从而避免对研磨过程的影响；2.在外围还设有隔离环，从而确保球体不相互碰撞，使得整体的运动更加有序；3.由于加压时只有下磨盘运动，上磨盘不发生相对运动，属于静态加压，更为平稳，也更有利于压力的调节；4.研磨区域相对封闭便于研磨液的充分混合，球体在自转过程中自始至终被研磨料充分包络，极大地提升了整体的研磨效率；5.转速可调，研磨料能够实现自主循环或导出且研磨盘结构简单易于更换，可根据不同规格球体进行制作，这大大缩短了研磨时间以及提高了硬质合金球的加工精度。

此外，硬质合金球与研磨盘就有加高的弹性模量且刚性较好，可以理想地认为二者之间为刚体接触，不发生变形。而硬质合金球有隔离环相互隔开，之间也不发生接触，球体间的相互作用也可忽略不计。为了方便物理运动分析，将球沿接触面方向做纯滚动运动，也就是认为球与研磨盘在接触处的线速度相等。根据数学模型建立出A、B、C三个接触点的方程式可计算出自旋角θ，而自旋角θ的值取决于球坯和研磨盘导向槽的直径，与研磨盘转速无关，一般情况下只在0°附近进行取值，在加工过程中基本不发生变化。但是在加工过程中工件与研磨盘的滑动会改变θ值，这种变化属于无序且不可控因素。

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