图1 粒度140#油石在不同珩磨速度下普通珩磨表面的SEM照片

图2 粒度140#金刚石珩磨油石在给定切深和不同珩磨速度下超声珩磨表面的SEM照片

图3 粒度80#金刚石珩磨油石在切深一定时不同珩磨速度下普通珩磨表面的SEM照片

图4 粒度80#金刚石珩磨油石在切深一定时不同珩磨速度下超声珩磨表面的SEM照片

2 试验条件和试验结果

3 实验结果分析及结论

1. 在与普通珩磨同样进给切深下，超声珩磨刻划的沟槽比普通珩磨的要浅一些。这说明超声珩磨时，油石的轴向振动使磨粒的实际压入深度变得较小(而在径向振动时磨粒的切深比普通珩磨的要大)。磨粒的压入深度较小，导致超声珩磨的磨削力较小。此外，在超声珩磨时，磨粒切入材料属于动态冲击压入，磨粒在相同的压入深度下，动态压入所需要的力只是静态压入的1/5，甚至更小。因此，采用超声珩磨可以获得较高的材料去除率。
2. 超声珩磨磨粒刻划的沟槽底部较宽，其宽度近似为超声振动的振幅，而普通珩磨的沟槽底部很窄(图2，图4)。普通和超声珩磨沟槽底部的状况，说明了珩磨时磨粒与被加工材料的瞬时接触状态。普通珩磨的磨削沟槽深而窄，会导致切削力增大和切削区温度相对较高。磨削区温度的高低，影响磨粒的切削锋利保持性，磨削力的大小直接影响材料的去除率和表面破碎状态。因此超声珩磨磨削区较低的切削温度和比普通珩磨小得多的切削力使被加工材料的强度与表面质量得到进一步改善。
3. 超声珩磨和普通珩磨的破碎表现形式不同。超声珩磨表面的破碎凹坑较浅且形状呈片状脱落(见图2和图4中的破碎形式)，而普通珩磨表面的破碎凹坑深且呈龟裂状，在凹坑的周围存在着极不规则的微台阶(见图1和图3普通珩磨表面的破碎形式)。这主要是超声珩磨时，油石上所附加的轴向超声作用不仅使磨粒切削力的合力方向发生改变(向磨粒所接触的工件表面方向偏移)，而且材料在超声作用下产生局部塑性化，导致了超声珩磨在与普通珩磨同样切深下所需的法向磨削力相对变小之故。
   

   图5 普通珩磨和超声珩磨速度与表面破碎率的关系

4. 超声珩磨的表面，破碎几乎均产生在两相邻磨粒刻划出沟槽的隆起交界处，宽而平的沟槽内破碎很少，而普通珩磨的表面，在两磨粒刻划的交界处及沟槽的底部，均有大量的破碎产生。分析其原因，前者是附加在磨粒上的高频振动对磨削沟槽所隆起边缘的不断冲击造成的，后者是普通珩磨时磨削力大造成的。由图5可以看出，采用粗粒度金刚石油石进行普通珩磨，随着磨削速度的提高，珩磨表面的破损率逐渐减小。普通珩磨在n=190r/min 以内，磨削表面均产生大面积破碎，破碎表面大于10µm，整个表面的破碎点面积总和均大于被观察表面的30%，最大的达到70%。而超声珩磨从60～190r/min 速度下均可获得延性切削表面，整个表面破碎很少，破碎点数不大于10%，最大破碎凹坑面积小于8µm，延性珩磨磨粒刻划的痕迹十分清楚。