單晶金剛石刀具研磨會遇到的4大影響因素

  我們知道研磨刀具是個精細的工作，在工藝流程上也比較謹慎，那么，在加工過程中，哪些因素會影響研磨呢？

1 磨削量的影響因素

通過實驗發(fā)現(xiàn)，磨削量與研磨條件的關系為 V=kv式中V研磨體積 k磨削率 v磨削速度 p研磨壓力此外，金剛石的磨向、磨料的粒度、磨粒在鑄鐵孔隙中的鑲嵌狀況等因素也會改變磨削率的大小，從而影響磨削量。

2 研磨質量的影響因素

金剛石硬度高、脆性大，研磨時雖然刀具表面粗糙度較易保證，但刀刃容易出現(xiàn)崩口，刀刃鋸齒度不易降低。精密加工要求刀具刃口在500倍顯微鏡下觀察無崩口，因此需要從各方面優(yōu)化研磨過程，以獲得平直完善的刀刃

研磨粉粒度和研磨盤表面狀態(tài)對研磨質量的影響

可以看出，由于粗粉對刀刃的沖擊性較大，研磨后刀刃鋸齒度也較大，基本上難以研磨出無崩口的刀刃；而采用細粉時，經過幾分鐘的研磨后刀刃即變得平直，鋸齒度趨向于零。

新制造的研磨盤因加工精度的限制，其盤面不平度較大，對于研磨的穩(wěn)定性有一定影響。此外，剛涂敷在盤面上的磨粒本身的等高性也較差。經過一段時間的研磨后，盤面上的高點被研平，磨粒中的較大顆粒也被打碎或鏟離盤面，從而使磨粒的等高性得到改善，刀刃鋸齒度穩(wěn)定減小。所以對于金剛石刀具的開刃或精磨等關鍵工序，必須在穩(wěn)定的研磨盤盤面上進行。

由于研磨過程中磨粒會被不斷打碎或損失，若不及時加以補充，將導致因盤面磨粒密度不夠而使金剛石直接與鑄鐵接觸，不但會影響刀具研磨質量，還會因金剛石的擠刮作用破壞或堵塞盤面上的孔隙，從而降低研磨盤的使用壽命。因此，在研磨過程中需要經常向盤面添加新的研磨膏。

此外，在涂粉之前對研磨盤盤面的預處理也至關重要，一般需用油石或較粗的SiC研磨粉對盤面進行推磨，以去除車削溝紋，提高盤面的平整性。通過用各種油石和SiC粉研磨盤面的比較試驗，發(fā)現(xiàn)用TL280ZY1油石推磨盤面1小時后再涂以W1細金剛石粉，可獲得理想的研磨盤面，此時盤面達到穩(wěn)定的時間很短，研磨后的刀刃鋸齒度很小。而采用游離的SiC研磨粉則容易堵塞盤面上的孔隙，使金剛石粉難以大量而牢固地鑲嵌于研磨盤上。

3 刃磨角對研磨質量的影響

刃磨角q是研磨的線速度方向與刀刃的夾角。當q>0°時，研磨方向從刀體指向刀刃，稱為順磨；當q<0°時，研磨方向從刀刃指向刀體，稱為逆磨。由于金剛石的抗拉強度很高，順磨時，刀刃承受拉應力，因此磨后鋸齒度較??；逆磨時，刀刃承受壓應力，因此磨后鋸齒度較大。當q大于且接近于0°時刀刃可獲得很小的鋸齒度，此時刃口處的應力方向與刀刃基本平行,而刀刃在此方向上有很高的抗拉應力強度。平行于刀刃研磨的另一個好處是刀面的磨痕也與刀刃平行，在切削加工中不會復映到已加工表面，有助于提高切削加工質量。

盤面端跳和機床振動對研磨質量的影響

研磨盤面的端跳和機床的振動會引起研磨時盤面對刀刃的沖擊，從而破壞刀刃的平直性，其中尤以盤面端跳的影響更為直接，這是因為由端跳引起的沖擊方向垂直于盤面。盤面端跳和機床振動對刀刃鋸齒度的影響分別存在一個臨界值，當小于臨界值時，刀刃鋸齒度趨向于零；而當大于臨界值時，刀刃鋸齒度急劇上升。

為了減小盤面端跳，在用油石研磨盤面時，應同時檢測盤面的端跳情況，并盡可能通過研磨消除端跳。然后還需進行研磨盤的在線動平衡，以減小運轉時因機構不平衡而產生的振動。

端跳和振動還與研磨機的精度及減振性能有關。傳統(tǒng)的木制研磨機因頂尖與轉軸之間需要墊以纖維襯墊，同時由于木材剛性的限制，會導致研磨盤在高速旋轉時產生0.05～0.1mm的動態(tài)跳動；此外，木材和纖維物質的耐熱性差，在高速滑動條件下很容易磨損而使轉軸與頂尖之間產生間隙，因此需要經常調整間隙、更換襯墊或木制頂尖。由于使用此類設備時不穩(wěn)定因素較多，只有在設備狀態(tài)某些不長的時間段內才能研磨出基本合格的天然金剛石刀具，即使是技術熟練的操作人員，也只能達到30%～50%的加工合格率。

靜壓空氣軸承的精度高于0.5μm，旋轉平穩(wěn)，且承托主軸的高壓空氣具有較強的吸振能力。所以采用靜壓空氣軸承的研磨機即使研磨刀刃楔角只有45°的金剛石刀具，也能獲得無缺的刀刃。對于一般的民用金剛石刀具，基本上可以達到100%的加工合格率。

4 偏向角對研磨質量的影響

偏向角w是在金剛石的被研磨面上實際研磨方向與磨方向之間的夾角。對于(110)面，當在磨方向(w=0°)研磨時，金剛石表面非常光潔，且表面有較大起伏，這是因為在磨方向上，研磨盤面的不平度在金剛石表面得到了充分復映；當w=45°時，金剛石表面仍然相當光潔，但起伏程度變小，并出現(xiàn)細小溝痕；當w=60°時，金剛石表面產生密集的深溝，研磨速率變得很低；在難磨方向，金剛石表面充滿一個個凹坑，研磨速率基本為零。w<45°的區(qū)域均可認為是好磨方向，可以獲得光潔的表面。對于(100)面，其好磨區(qū)域為w<15°。在好磨區(qū)域內鋸齒度趨向于零，當w>45°后，刀刃上迅速出現(xiàn)較大崩口。對于(100)面同樣可得到類似結果。

偏向角對表面質量的影響規(guī)律還可用于判斷金剛石的磨方向，因為在磨方向研磨時，金剛石表面光亮且有較大起伏。

綜上所述，金剛石刀具的研磨質量對各種加工條件都相當敏感，特別在研磨小刀刃楔角的金剛石刀具(如眼科手術刀、光纖切割刀和生物切片刀等)時尤其如此。