日前,2022年度机械工业科学技术奖评奖公示期结束,由郑州磨料磨具磨削研究所有限公司、哈尔滨工业大学、河南省力量钻石股份有限公司、河南黄河旋风股份有限公司共同完成的“功能微结构精密磨削用金刚石仿形砂轮关键技术及应用”荣获科技进步二等奖。
金刚石仿形砂轮是实现高性能功能微结构器件制造的核心,其加工精度和质量对微结构的性能发挥具有决定性作用。项目攻克了高端金刚石仿形砂轮核心关键原材料设计制备、微细仿形结构高精度加工与检测、超声流固复合磨抛工艺和装置等核心技术,取得了如下创新成果:
(1)构建了砂轮动态硬度及载荷分布模型,揭示了仿形砂轮磨损失效及形性演变机制;开发了新型结构金刚石高效合成技术和新型结合剂,实现了金刚石磨粒与粘结剂界面的化学冶金键合。
(2)开发了金刚石仿形砂轮精密成形技术、自适应往复交叉加工和摩擦驱动修整与检测技术,实现了高精度制造与检测。
(3)提出了微结构磨削角概念,建立了面向微结构的超声复合磨削模型,揭示了在其影响下的磨粒动态轨迹演变和低损磨削机制;开发了裂纹损伤在线预警监测系统,实现了微结构表面裂纹崩碎损伤的有效监控;发明了低损高效超声流固复合磨抛工艺及装置,加工效率和质量显著提升。