金剛石砂輪修整方法比較研究

劉樹

摘 要：金剛石砂輪具有很好的磨削性能，在工業(yè)陶瓷、硬質(zhì)合金、光學玻璃、金剛石刀具、寶石等難加工材料的磨削上有著非常廣泛的應(yīng)用。但金剛石砂輪存在硬度極高，修整難度相當大，且在修整過程中容易發(fā)生堵塞等問題，嚴重影響磨削表面的質(zhì)量和修整效率，限制了金剛石砂輪的應(yīng)用，本文對金剛石砂輪的各種修整方法進行比較和研究。

關(guān)鍵詞：金剛石砂輪；修整；研究

金剛石砂輪具有很好的磨削性能，在工業(yè)陶瓷、硬質(zhì)合金、光學玻璃、金剛石刀具及寶石等難加工材料的磨削上有著非常廣泛的應(yīng)用。但金剛石砂輪存在硬度極高，修整難度相當大，且在修整過程中容易發(fā)生堵塞等問題，嚴重影響磨削表面的質(zhì)量和修整效率，限制了金剛石砂輪的應(yīng)用，本文對金剛石砂輪的各種修整方法進行比較和研究，分析了各種修整方法的修整原理、特點及運用場合。

1 磨削修整法

1.1 磨削修整法的原理

修整時是用普通磨料砂輪與金剛石砂輪對磨，金剛石砂輪做旋轉(zhuǎn)運動，而普通磨料砂輪在做旋轉(zhuǎn)運動的同時還做進給運動，金剛石砂輪表面的磨粒在摩擦力的作用下開始慢慢旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的同時對金屬結(jié)合劑產(chǎn)生一定的擠壓力，至使粘結(jié)劑出現(xiàn)裂紋，隨著摩擦力的連續(xù)作用，造成結(jié)合劑的裂紋進一步擴大，最終粘結(jié)劑破碎，使磨鈍的金剛石顆粒從砂輪表面脫落，鋒利的金剛石顆粒顯露出來從而達到修整的目的。

1.2 磨削修整法的特點

磨削修整法的主要優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、修整時間短、磨削速度穩(wěn)定、磨削成本較低，但修整過程存在沖擊力，修整效率低、修整精度差且磨粒脫落較多、整形質(zhì)量不易控制。多用于修整陶瓷和樹脂粘結(jié)劑金剛石砂輪。

2 軟彈性修整法

2.1 軟彈性修整法的原理

軟彈性修整法在修整時砂帶套在砂帶輪上，修整時金剛石砂輪高速旋轉(zhuǎn)，卷帶輪緩慢轉(zhuǎn)動，砂帶在帶輪上慢慢移動，利用砂帶與砂輪的接觸力有效地去除金剛石砂輪表面磨粒間的結(jié)合劑，從而達到修整的目的。

軟彈性修整示意圖

2.2 軟彈性修整法的優(yōu)點

與其它修整方法相比，軟彈性修整法更適用于修整金屬結(jié)合劑金剛石微粉砂輪，因為金屬結(jié)合劑金剛石微粉砂輪既有金屬的塑性，又有很高的硬度，所以修整難度相當大，主要表現(xiàn)在：修整工具表面磨粒很快被磨損，其次是修整工的容屑空間容易堵塞使修整無法繼續(xù)。而用軟彈性修整法的修整工具——砂帶總是以新的鋒利磨粒被修整砂輪接觸，能形成良好的修整環(huán)境，有效地去除金剛石砂輪表面磨粒間的結(jié)合劑，且修整時磨削力較小，磨削表面質(zhì)量高。

3 電火花修整法

3.1 電火花修整原理

該方法在修整金剛石砂輪過程中，砂輪高速旋轉(zhuǎn)，金剛石砂輪接電源的正極，工具電極接電源的負極，在金剛石砂輪和工具電極之間噴入磨削冷卻液，電壓加在工具電極與砂輪之間，火花放電便在砂輪金屬粘結(jié)劑與修整電極間產(chǎn)生，瞬時放電的高溫使金屬粘結(jié)劑發(fā)生氣化，砂輪表面的金屬結(jié)合劑被有效去除，金剛石磨粒被充分地暴露出來實現(xiàn)對砂輪的修整。

3.2 電火花修整的特點

可實現(xiàn)在線修整，易于保證砂輪的磨削精度，修整后的砂輪磨削力小，整形精度高、且整形和修銳可同時完成，但整形速度較慢且電火花放電修整金剛石砂輪會因為放電溫度過高使磨粒的性能發(fā)生改變，有效控制砂輪表面的溫度是電火花修整金剛石砂輪的關(guān)鍵。

4 激光修整法

4.1 激光修整法的原理

激光修整法是利用光學系統(tǒng)把激光光束聚焦成很小的光斑作用在砂輪表面，除少部分激光被反射外，絕大部分激光被金屬粘結(jié)劑吸收，溫度迅速升高，導致被激光光束照射的區(qū)域，金屬粘結(jié)劑氣化而被去除，結(jié)合劑材料的去除通常經(jīng)過：照射、吸收、升溫、氣化幾個過程。在激光修理砂輪時，合理控制激光功率及密度，可以同時去除砂輪表面的金剛石磨粒和結(jié)合劑材料，達到砂輪整形的目的，通過調(diào)整激光加工參數(shù)，還可以選擇性地去除砂輪表面的結(jié)合劑材料，使金剛石磨粒具有一定的突起高度，達到砂輪修銳的目的。

4.2 激光修整法的優(yōu)點

激光修整法是一種非接觸修整方法，修整時既沒有機械作用力、沒有修整工具的損耗，激光作用時間短，作用面積小，對金剛石磨粒和粘結(jié)劑都沒有損傷，確保了粒的磨削性能，且修整效率高，缺點是修整工藝較復雜、成本較高。

5 電解修整法

5.1 電解修整法的原理

電解修整法主要用于金屬粘結(jié)劑金剛石砂輪，電解修整時，金屬結(jié)合劑砂輪與直流電源正極相接做為電解陽極，工具電極與直流電源負極相接做為電解陰極，在陽極和陰極之間噴入具有電解作用的磨削液做為電解液，使金剛石砂輪、電解液、工具電極和電源構(gòu)成電解回路，修整時，讓電解液充滿陰極與陽極之間的間隙，電流從砂輪經(jīng)電解液流向修整砂輪，金剛石砂輪表面的金屬結(jié)合劑的金屬成份在電解液作用下，溶于電解液中，并與電解液中的氫氧根離子化合，生成微小固體被流動的電解液帶走，大大降低了金剛石砂輪表層粘結(jié)強度，這個時候再使用機械修整法，修整性能就可以得到了極大的改善。所以電解修整是以電化學作用為主，機械作用為輔進行的一種復合修整方法。

5.2 電解修整法的特點

電解修整法可以方便的實現(xiàn)金屬結(jié)合劑金剛石砂輪在線電解修整，且整形與修銳可同時完成，容易控制金剛石砂輪表面的切削狀態(tài)，用電解法修整金剛石砂輪的優(yōu)點是修整時間短、磨削熱小，避免了金剛石砂輪因修整溫度過高磨粒碳化導致砂輪壽命下降，缺點是電解修整法整形精度不高，修整成本較大，工藝較復雜。

6 結(jié)束語

金剛石砂輪的修整是實現(xiàn)硬脆材料的精密磨削、超精密磨削、高效磨削、成形磨削的關(guān)鍵。金剛石砂輪的修整方法種類繁多，各具特色，本文只介紹了目前研究應(yīng)用較廣、修整效果較好的幾種修整方法，在實際應(yīng)用中還要綜合考慮工件、加工等各方面因素，選擇最優(yōu)修整方案，以達到最佳的修整效果。

參考文獻

[1]康仁科，史興寬.激光修整金剛石砂輪的研究[J].西北大學學報，1999，11.

[2]陳根余，卜純.激光-機械復合修整超硬磨料砂輪研究[J].中國激光，2012，7.