金刚石砂轮修整方法比较研究

刘树

摘 要：金刚石砂轮具有很好的磨削性能，在工业陶瓷、硬质合金、光学玻璃、金刚石刀具、宝石等难加工材料的磨削上有着非常广泛的应用。但金刚石砂轮存在硬度极高，修整难度相当大，且在修整过程中容易发生堵塞等问题，严重影响磨削表面的质量和修整效率，限制了金刚石砂轮的应用，本文对金刚石砂轮的各种修整方法进行比较和研究。

关键词：金刚石砂轮；修整；研究

金刚石砂轮具有很好的磨削性能，在工业陶瓷、硬质合金、光学玻璃、金刚石刀具及宝石等难加工材料的磨削上有著非常广泛的应用。但金刚石砂轮存在硬度极高，修整难度相当大，且在修整过程中容易发生堵塞等问题，严重影响磨削表面的质量和修整效率，限制了金刚石砂轮的应用，本文对金刚石砂轮的各种修整方法进行比较和研究，分析了各种修整方法的修整原理、特点及运用场合。

1 磨削修整法

1.1 磨削修整法的原理

修整时是用普通磨料砂轮与金刚石砂轮对磨，金刚石砂轮做旋转运动，而普通磨料砂轮在做旋转运动的同时还做进给运动，金刚石砂轮表面的磨粒在摩擦力的作用下开始慢慢旋转，旋转的同时对金属结合剂产生一定的挤压力，至使粘结剂出现裂纹，随着摩擦力的连续作用，造成结合剂的裂纹进一步扩大，最终粘结剂破碎，使磨钝的金刚石颗粒从砂轮表面脱落，锋利的金刚石颗粒显露出来从而达到修整的目的。

1.2 磨削修整法的特点

磨削修整法的主要优点是：结构简单、操作方便、修整时间短、磨削速度稳定、磨削成本较低，但修整过程存在冲击力，修整效率低、修整精度差且磨粒脱落较多、整形质量不易控制。多用于修整陶瓷和树脂粘结剂金刚石砂轮。

2 软弹性修整法

2.1 软弹性修整法的原理

软弹性修整法在修整时砂带套在砂带轮上，修整时金刚石砂轮高速旋转，卷带轮缓慢转动，砂带在带轮上慢慢移动，利用砂带与砂轮的接触力有效地去除金刚石砂轮表面磨粒间的结合剂，从而达到修整的目的。

软弹性修整示意图

2.2 软弹性修整法的优点

与其它修整方法相比，软弹性修整法更适用于修整金属结合剂金刚石微粉砂轮，因为金属结合剂金刚石微粉砂轮既有金属的塑性，又有很高的硬度，所以修整难度相当大，主要表现在：修整工具表面磨粒很快被磨损，其次是修整工的容屑空间容易堵塞使修整无法继续。而用软弹性修整法的修整工具——砂带总是以新的锋利磨粒被修整砂轮接触，能形成良好的修整环境，有效地去除金刚石砂轮表面磨粒间的结合剂，且修整时磨削力较小，磨削表面质量高。

3 电火花修整法

3.1 电火花修整原理

该方法在修整金刚石砂轮过程中，砂轮高速旋转，金刚石砂轮接电源的正极，工具电极接电源的负极，在金刚石砂轮和工具电极之间喷入磨削冷却液，电压加在工具电极与砂轮之间，火花放电便在砂轮金属粘结剂与修整电极间产生，瞬时放电的高温使金属粘结剂发生气化，砂轮表面的金属结合剂被有效去除，金刚石磨粒被充分地暴露出来实现对砂轮的修整。

3.2 电火花修整的特点

可实现在线修整，易于保证砂轮的磨削精度，修整后的砂轮磨削力小，整形精度高、且整形和修锐可同时完成，但整形速度较慢且电火花放电修整金刚石砂轮会因为放电温度过高使磨粒的性能发生改变，有效控制砂轮表面的温度是电火花修整金刚石砂轮的关键。

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学系统把激光光束聚焦成很小的光斑作用在砂轮表面，除少部分激光被反射外，绝大部分激光被金属粘结剂吸收，温度迅速升高，导致被激光光束照射的区域，金属粘结剂气化而被去除，结合剂材料的去除通常经过：照射、吸收、升温、气化几个过程。在激光修理砂轮时，合理控制激光功率及密度，可以同时去除砂轮表面的金刚石磨粒和结合剂材料，达到砂轮整形的目的，通过调整激光加工参数，还可以选择性地去除砂轮表面的结合剂材料，使金刚石磨粒具有一定的突起高度，达到砂轮修锐的目的。

4.2 激光修整法的优点

激光修整法是一种非接触修整方法，修整时既没有机械作用力、没有修整工具的损耗，激光作用时间短，作用面积小，对金刚石磨粒和粘结剂都没有损伤，确保了粒的磨削性能，且修整效率高，缺点是修整工艺较复杂、成本较高。

5 电解修整法

5.1 电解修整法的原理

电解修整法主要用于金属粘结剂金刚石砂轮，电解修整时，金属结合剂砂轮与直流电源正极相接做为电解阳极，工具电极与直流电源负极相接做为电解阴极，在阳极和阴极之间喷入具有电解作用的磨削液做为电解液，使金刚石砂轮、电解液、工具电极和电源构成电解回路，修整时，让电解液充满阴极与阳极之间的间隙，电流从砂轮经电解液流向修整砂轮，金刚石砂轮表面的金属结合剂的金属成份在电解液作用下，溶于电解液中，并与电解液中的氢氧根离子化合，生成微小固体被流动的电解液带走，大大降低了金刚石砂轮表层粘结强度，这个时候再使用机械修整法，修整性能就可以得到了极大的改善。所以电解修整是以电化学作用为主，机械作用为辅进行的一种复合修整方法。

5.2 电解修整法的特点

电解修整法可以方便的实现金属结合剂金刚石砂轮在线电解修整，且整形与修锐可同时完成，容易控制金刚石砂轮表面的切削状态，用电解法修整金刚石砂轮的优点是修整时间短、磨削热小，避免了金刚石砂轮因修整温度过高磨粒碳化导致砂轮寿命下降，缺点是电解修整法整形精度不高，修整成本较大，工艺较复杂。

6 结束语

金刚石砂轮的修整是实现硬脆材料的精密磨削、超精密磨削、高效磨削、成形磨削的关键。金刚石砂轮的修整方法种类繁多，各具特色，本文只介绍了目前研究应用较广、修整效果较好的几种修整方法，在实际应用中还要综合考虑工件、加工等各方面因素，选择最优修整方案，以达到最佳的修整效果。

参考文献

[1]康仁科，史兴宽.激光修整金刚石砂轮的研究[J].西北大学学报，1999，11.

[2]陈根余，卜纯.激光-机械复合修整超硬磨料砂轮研究[J].中国激光，2012，7.