近年來(lái)，隨著金剛石砂輪和立方氮化硼砂輪的廣泛應(yīng)用，金剛石、氮化硼等超硬數(shù)據(jù)的應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。國(guó)內(nèi)外許多公司和廠家都致力于這方面的討論。到目前為止，許多公司已經(jīng)開發(fā)了研磨和加工超硬數(shù)據(jù)的專用設(shè)備，它們都具有以下基本功能：

(1)穩(wěn)定性和剛性好；

(2)無(wú)大振蕩，防止切削刃破碎；

(3)主軸動(dòng)力較好；

(4)可調(diào)節(jié)磨削力；

(5)具有特殊功能的金剛石砂輪；

(6)有足夠的冷卻劑供應(yīng)；

一些設(shè)備還配備主軸變速、砂輪主動(dòng)修整、東西顯微鏡、刀尖半徑主動(dòng)加工設(shè)備等。磨削加工本質(zhì)上是砂輪表面隨機(jī)散布的許多磨粒的切削過(guò)程。由于金剛石、立方氮化硼等超硬數(shù)據(jù)具有很高的硬度和耐磨性，其磨削加工機(jī)制與普通金屬數(shù)據(jù)的磨削有很大不同。對(duì)超硬數(shù)據(jù)磨削加工過(guò)程中金剛石砂輪的損耗機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)的研究，對(duì)金剛石砂輪的合理選擇和應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

一、顯微分析金剛石砂輪損耗

在顯微鏡下調(diào)查各種磨削條件下使用的金剛石砂輪，可詳細(xì)分析其損耗情況，結(jié)果如下：

在磨削力和磨削速度較低的情況下，金剛石砂輪使用后，其外觀散布著許多邊緣清晰、反光金剛石磨料磨削小平面。

這是由于金剛石磨粒與超硬數(shù)據(jù)的機(jī)械沖突造成的機(jī)械磨損。這種磨損是逐漸進(jìn)行的，磨損量與磨削行程長(zhǎng)度成正比。

在磨削區(qū)域溫度較高的磨削條件下，金剛石砂輪上的金剛石磨粒被氧化和石墨化。根據(jù)金剛石的性質(zhì)，氧化和石墨化的程度取決于金剛石磨料的晶體完好性，石墨化的程度也與晶體的方向有關(guān)。金剛石磨料具有良好的晶體完好性，其氧化、石墨化損失程度較低。

金剛石砂輪表面的一些金剛石磨粒開裂破碎，導(dǎo)致整個(gè)顆粒脫落。圖4中金剛石磨粒發(fā)作解理?yè)p壞。由于晶體解理是由晶體結(jié)構(gòu)元素7的化學(xué)鍵類型、強(qiáng)度和散布引起的平面斷裂，因此常沿化學(xué)鍵強(qiáng)度結(jié)束的方向面發(fā)作。磨粒散布的隨機(jī)性，決定其發(fā)作解理?yè)p傷是不可防止的。

金剛石磨粒開裂破碎，破碎斷口不規(guī)則。在磨削過(guò)程中，磨粒瞬間升至高溫，在磨削液的作用下急冷反復(fù)，在磨粒表面形成很大的熱應(yīng)力，使磨粒表面開裂破碎。熱應(yīng)力破碎磨損與金剛石磨粒的缺點(diǎn)分布和氧化密切相關(guān)。因此，首先，一些熱應(yīng)力會(huì)聚集在磨粒晶體表面的缺點(diǎn)上，誘發(fā)多個(gè)裂紋的發(fā)生和擴(kuò)大。在磨削力的作用下，一些強(qiáng)度較弱的破碎。磨粒的破碎和脫落是磨削力和磨削熱的結(jié)果。

當(dāng)效果在磨粒上的機(jī)械力超過(guò)砂輪結(jié)合劑的結(jié)合力時(shí)，磨粒的整個(gè)顆粒就會(huì)脫落。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)結(jié)合力較小(如使用樹脂結(jié)合劑)時(shí)，磨粒簡(jiǎn)單地脫落。

二、合理選擇金剛石磨粒及結(jié)合劑

①選擇磨料粒度

金剛石砂輪磨料粒度的選擇直接影響超硬數(shù)據(jù)的磨削外觀質(zhì)量和加工功率。在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，盡量選擇粗粒，提高加工功率。粗磨時(shí)，可選粒度為120-150#的磨料，精磨時(shí)可選用粒度為180-240#的磨料，超精磨時(shí)可選用粒度為W40-W7的微磨料。

②選擇磨料濃度

金剛石砂輪中磨料的濃度對(duì)超硬數(shù)據(jù)的磨削效果有一定的影響。如果濃度過(guò)高或過(guò)低，磨料會(huì)過(guò)早脫落，增加砂輪的損耗成本。試驗(yàn)結(jié)果表明，粗磨時(shí)過(guò)程中，可以選擇較高的濃度，以增加單位面積中有用的磨粒數(shù)量，提高加工功率+精磨時(shí)應(yīng)選擇較低的濃度。一般情況下，粗磨時(shí)磨料濃度可選擇100-150%，精磨時(shí)磨料濃度可選擇75-100%左右。

③選擇結(jié)合劑

導(dǎo)熱性突出的金屬結(jié)合劑(主要是青銅砂輪)對(duì)磨粒結(jié)合力大，適用于晶形比較好的金剛石磨料，磨削比較高。樹脂結(jié)合劑對(duì)磨粒結(jié)合力弱，適用于脆性大、強(qiáng)度低的金剛石磨料。陶瓷結(jié)合劑的功能介于兩者之間。鑄鐵短纖維結(jié)合劑對(duì)磨粒的結(jié)合力高達(dá)50-100kg/mm2，抗拉強(qiáng)度高達(dá)15-30kg/mm2，遠(yuǎn)優(yōu)于一般金屬結(jié)合劑。金剛石砂輪磨削工程陶瓷時(shí)，磨削比約為樹脂結(jié)合劑砂輪的4-5倍，適用于制造晶狀金剛石磨粒砂輪。

在磨削力和磨削速度較低的情況下，金剛石磨粒主要發(fā)生機(jī)械沖突磨損。金剛石磨粒在磨削區(qū)溫度較高的情況下發(fā)生氧化和石墨化。磨粒的解理和破碎是磨削力和磨削熱的結(jié)果。當(dāng)效果在磨粒上的機(jī)械力超過(guò)砂輪結(jié)合劑的結(jié)合力時(shí)，磨粒的整顆粒就會(huì)脫落。