单颗磨粒划擦陶瓷声发射信号与材料去除体积关系研究

郭力，王伟程，郭君涛

（湖南大学 机械与运载工程学院，湖南 长沙 410082）

工程陶瓷在汽车、机械、电子、化工、航空航天、国防工业和医疗等行业中应用广泛.工程陶瓷一般通过烧结再精密磨削加工才能使用.它是硬脆难加工材料，由于断裂韧性低、脆性高，使其在磨削过程中容易产生变质层和微裂纹等缺陷，为了预防加工缺陷，工程陶瓷磨削过程的监测是研究重点.在陶瓷磨削过程中，陶瓷材料塑性去除和脆性断裂会发出大量的声发射（Acoustic Emission，AE)信号，这些磨削AE 信号中蕴含着大量与刀具磨损状态和陶瓷工件表面质量等相关的信息，因此AE 技术是工程陶瓷磨削在线监测和智能监测最好方法之一.

单颗金刚石磨粒划擦陶瓷试验是研究陶瓷磨削机理的主要方法，由于单颗磨粒的划擦材料深度浅，材料去除体积和磨削力都很小，导致利用磨削力来监测磨削过程较为困难，所以灵敏度高的AE 技术是在线监测单颗磨粒磨削机理的最主要方法.研究人员对单颗磨粒划擦材料的AE 监测做出分析，文献[1]通过单颗金刚石磨粒声发射信号划痕表面的划痕形貌模型，计算出的划痕粗糙度与显微镜测量出的粗糙度值很接近.文献[2]报道了金刚石磨粒的磨损随工件材料去除体积的增加呈阶段性变化，磨损的加剧使声发射时域信号振幅和功率谱主频峰值随之增加，主频段由高频向低频趋近.文献[3]做了单颗金刚石磨粒划擦碳化硅的AE 监测试验，发现单颗磨粒划擦深度增大时AE 信号特征值明显增大；……