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

通過實驗發現，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，發現用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，因此磨后鋸齒度較小；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定因素較多，只有在設備狀態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，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，其好磨區域為w<15°。在好磨區域內鋸齒度趨向于零，當w>45°后，刀刃上迅速出現較大崩口。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。