1 金剛石刀具的研磨方法

　　單晶金剛石刀具的制造工序一般包括選料、定向丛肢、鋸割闯睹、開坯、裝卡梧奢、粗磨狱掂、精磨和檢驗(yàn)。將選定的金剛石原石經(jīng)定向后沿最大平面鋸割開亲轨，可得到兩把刀具的坯料陈伪，這樣既能提高金剛石材料的利用率，又可減少總研磨量熬席。

　　通過開坯可使刀具形狀達(dá)到裝卡（鑲嵌或釬焊）要求粮戈。開坯和粗、精磨加工均采用研磨的方法牙硫。
 
　　金剛石的研磨加工在鑄鐵研磨盤上進(jìn)行亭圆。研磨盤的直徑約為300mm，由材料組織中孔隙的形狀防徊、大小和比例均經(jīng)過優(yōu)化的研磨金剛石專用高磷鑄鐵制成柏豆。研磨盤的表面鑲嵌有金剛石研磨粉，其顆粒尺寸可從小于1μm直到40μm选芦。粗顆粒的金剛石粉具有較高的研磨速率这毁，但研磨質(zhì)量較差，因此粗磨時一般采用粗粉赌列，而精磨時則采用尺寸小于1μm的細(xì)粉混闪。研磨前，首先將金剛石粉與橄欖油或其它類似物質(zhì)混合成研磨膏阅嘶，然后涂敷在研磨盤表面属瓣，放置一段時間使研磨膏充分滲入研磨盤的鑄鐵孔隙中，再用一較大的金剛石在研磨盤表面進(jìn)行來回預(yù)研磨讯柔，以進(jìn)一步強(qiáng)化金剛石粉在鑄鐵孔隙中的鑲嵌作用抡蛙。研磨時，一般將被研磨的金剛石包埋在錫斗中魂迄，只露出需研磨的面粗截。研磨時的研磨盤轉(zhuǎn)速約為2500r/min，研磨壓力約為1kg/mm2捣炬。

　　金剛石的研磨與其它刀具材料的加工有很大區(qū)別熊昌，其研磨機(jī)理至今尚未得到令人信服的闡釋，影響研磨質(zhì)量的因素也是多方面的湿酸。下面就金剛石刀具研磨的一些工藝問題進(jìn)行討論婿屹。
 
2 磨削量的影響因素

　　通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)灭美，磨削量與研磨條件的關(guān)系為
　　　　V=kvp
　　　　式中　V——研磨體積
　　　　k——磨削率
　　　　v——磨削速度
　　　　p——研磨壓力

　　此外，金剛石的磨向选泻、磨料的粒度冲粤、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，從而影響磨削量洒唇。

3 研磨質(zhì)量的影響因素

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

　　研磨粉粒度和研磨盤表面狀態(tài)對研磨質(zhì)量的影響

　　可以看出差机，由于粗粉對刀刃的沖擊性較大纱轨，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倡超；而采用細(xì)粉時倔剩，經(jīng)過幾分鐘的研磨后刀刃即變得平直，鋸齒度趨向于零扎怨。
 
　　新制造的研磨盤因加工精度的限制盖呼，其盤面不平度較大，對于研磨的穩(wěn)定性有一定影響化撕。此外几晤，剛涂敷在盤面上的磨粒本身的等高性也較差。經(jīng)過一段時間的研磨后植阴，盤面上的高點(diǎn)被研平蟹瘾，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墙贱，刀刃鋸齒度穩(wěn)定減小热芹。所以對于金剛石刀具的開刃或精磨等關(guān)鍵工序，必須在穩(wěn)定的研磨盤盤面上進(jìn)行惨撇。

　　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(bǔ)充府寒，將導(dǎo)致因盤面磨粒密度不夠而使金剛石直接與鑄鐵接觸魁衙，不但會影響刀具研磨質(zhì)量，還會因金剛石的擠刮作用破壞或堵塞盤面上的孔隙株搔，從而降低研磨盤的使用壽命剖淀。因此纯蛾，在研磨過程中需要經(jīng)常向盤面添加新的研磨膏。

　　此外足渔，在涂粉之前對研磨盤盤面的預(yù)處理也至關(guān)重要留旱，一般需用油石或較粗的SiC研磨粉對盤面進(jìn)行推磨，以去除車削溝紋丹碑，提高盤面的平整性格你。通過用各種油石和SiC粉研磨盤面的比較試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用TL280ZY1油石推磨盤面1小時后再涂以W1細(xì)金剛石粉候隘，可獲得最理想的研磨盤面述逾，此時盤面達(dá)到穩(wěn)定的時間最短，研磨后的刀刃鋸齒度最小裆乘。而采用游離的SiC研磨粉則容易堵塞盤面上的孔隙殴客，使金剛石粉難以大量而牢固地鑲嵌于研磨盤上。
 
　　刃磨角對研磨質(zhì)量的影響

　　刃磨角q是研磨的線速度方向與刀刃的夾角衅逝。

　　當(dāng)q>0°時傀铃，研磨方向從刀體指向刀刃，稱為順磨忠伊；當(dāng)q<0°時茫经，研磨方向從刀刃指向刀體，稱為逆磨河闰。刀刃鋸齒度與刃磨角的關(guān)系科平。由于金剛石的抗拉強(qiáng)度極高，順磨時姜性，刀刃承受拉應(yīng)力瞪慧，因此磨后鋸齒度較小部念；逆磨時弃酌，刀刃承受壓應(yīng)力，因此磨后鋸齒度較大儡炼。當(dāng)q大于且接近于0°時刀刃可獲得最小的鋸齒度妓湘，此時刃口處的應(yīng)力方向與刀刃基本平行,而刀刃在此方向上有最高的抗拉應(yīng)力強(qiáng)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乌询，在切削加工中不會復(fù)映到已加工表面榜贴，有助于提高切削加工質(zhì)量。

　　盤面端跳和機(jī)床振動對研磨質(zhì)量的影響

　　研磨盤面的端跳和機(jī)床的振動會引起研磨時盤面對刀刃的沖擊妹田，從而破壞刀刃的平直性沈猜，其中尤以盤面端跳的影響更為直接，這是因?yàn)橛啥颂鸬臎_擊方向垂直于盤面拳镊。刀刃鋸齒度與盤面端跳和機(jī)床振動的關(guān)系奈炕。從圖中可見禽忧，盤面端跳和機(jī)床振動對刀刃鋸齒度的影響都分別存在一個臨界值，當(dāng)小于臨界值時书尚，刀刃鋸齒度趨向于零衙乡；而當(dāng)大于臨界值時，刀刃鋸齒度急劇上升沐刷。

　　為了減小盤面端跳箱歪，在用油石研磨盤面時，應(yīng)同時檢測盤面的端跳情況煞松，并盡可能通過研磨消除端跳袄雷。然后還需進(jìn)行研磨盤的在線動平衡，以減小運(yùn)轉(zhuǎn)時因機(jī)構(gòu)不平衡而產(chǎn)生的振動芳争。

　　端跳和振動還與研磨機(jī)的精度及減振性能有關(guān)跑事。傳統(tǒng)的木制頂尖研磨機(jī)因頂尖與轉(zhuǎn)軸之間需要墊以纖維襯墊，同時由于木材剛性的限制懈词，會導(dǎo)致研磨盤在高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生0.05～0.1mm的動態(tài)跳動蛇耀；此外，木材和纖維物質(zhì)的耐熱性差坎弯，在高速滑動條件下很容易磨損而使轉(zhuǎn)軸與頂尖之間產(chǎn)生間隙纺涤，因此需要經(jīng)常調(diào)整間隙、更換襯墊或木制頂尖抠忘。由于使用此類設(shè)備時不穩(wěn)定因素較多撩炊，只有在設(shè)備狀態(tài)最佳的某些不長的時間段內(nèi)才能研磨出基本合格的天然金剛石刀具，即使是技術(shù)熟練的操作人員崎脉，也只能達(dá)到30%～50%的加工合格率拧咳。

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

　　偏向角對研磨質(zhì)量的影響

　　偏向角w是在金剛石的被研磨面上實(shí)際研磨方向與最好磨方向之間的夾角捧懈。對于(1 1 0)面列序，當(dāng)在最好磨方向(w=0°)研磨時，金剛石表面非常光潔失叁，且表面有較大起伏胚闲，這是因?yàn)樵谧詈媚シ较蛏希心ケP面的不平度在金剛石表面得到了充分復(fù)映颜肥；當(dāng)w=45°時缭柄，金剛石表面仍然相當(dāng)光潔，但起伏程度變小退厕，并出現(xiàn)細(xì)小溝痕软架；當(dāng)w=60°時，金剛石表面產(chǎn)生密集的深溝寸颇，研磨速率變得很低弄讥；在最難磨方向，金剛石表面充滿一個個凹坑础健，研磨速率基本為零谋啃。w<45°的區(qū)域均可認(rèn)為是好磨方向，可以獲得光潔的表面蹂喻。對于(1 0 0)面葱椭，其好磨區(qū)域?yàn)閣<15°。

　　在好磨區(qū)域內(nèi)鋸齒度趨向于零口四，當(dāng)w>45°后孵运，刀刃上迅速出現(xiàn)較大崩口。對于(1 0 0)面同樣可得到類似結(jié)果蔓彩。
 
　　偏向角對表面質(zhì)量的影響規(guī)律還可用于判斷金剛石的最好磨方向治笨，因?yàn)樵谧詈媚シ较蜓心r，金剛石表面光亮且有較大起伏赤嚼。

　　綜上所述旷赖，金剛石刀具的研磨質(zhì)量對各種加工條件都相當(dāng)敏感，特別在研磨小刀刃楔角的金剛石刀具(如眼科手術(shù)刀更卒、光纖切割刀和生物切片刀等)時尤其如此等孵。因此，在研磨時必須仔細(xì)處理研磨盤表面逞壁，使用極細(xì)的金剛石研磨粉流济，找到最好磨方向，并采用精度高债轰、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)且振動小的研磨機(jī)床(如空氣靜壓軸承研磨機(jī))铆糙，在保證各種加工條件處于較理想狀態(tài)時，即可研磨出無崩口丐闲、刀刃鋸齒度小的高質(zhì)量金剛石刀具械琴。

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