1金剛石刀具的研磨方法
單晶金剛石刀具的製造工序一般包括選料、定向、鋸割、開坯、裝卡、粗磨、精磨和檢驗。將選定的金剛石原石經定向後沿最大平面鋸割開,可得到兩把刀具的坯料,這樣既能提高金剛石材料的利用率,又可減少總研磨量。通過開坯可使刀具形狀達到裝卡(鑲嵌或釺焊)要求。開坯和粗、精磨加工均採用研磨的方法。
金剛石的研磨加工在鑄鐵研磨盤上進行。研磨盤的直徑約為300mm,由材料組織中孔隙的形狀、大小和比例均經過優化的研磨金剛石專用高磷鑄鐵製成。研磨盤的表面鑲嵌有金剛石研磨粉,其顆粒尺寸可從小於1μm直到40μm。粗顆粒的金剛石粉具有較高的研磨速率,但研磨質量較差,因此粗磨時一般採用粗粉,而精磨時則採用尺寸小於1μm的細粉。研磨前,首先將金剛石粉與橄欖油或其它類似物質混合成研磨膏,然後塗敷在研磨盤表面,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行來回預研磨,以進一步強化金剛石粉在鑄鐵孔隙中的鑲嵌作用。研磨時,一般將被研磨的金剛石包埋在錫斗中,只露出需研磨的面。研磨時的研磨盤轉速約為2500r/min,研磨壓力約為1kg/mm2。
金剛石的研磨與其它刀具材料的加工有很大區別,其研磨機理至今尚未得到令人信服的闡釋,影響研磨質量的因素也是多方面的。下面就金剛石刀具研磨的一些工藝問題進行討論。
2磨削量的影響因素
通過實驗發現,磨削量與研磨條件的關係為
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、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。
3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。超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,以獲得平直完美的刀刃。
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,由於粗粉對刀刃的衝擊性較大,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;而採用細粉時,經過幾分鐘的研磨后刀刃即變得平直,鋸齒度趨向於零。
新製造的研磨盤因加工精度的限制,其盤面不平度較大,對於研磨的穩定性有一定影響。此外,剛塗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。所以對於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。