用金刚石砂轮做精密磨削的朋友大概都有这个体会:砂轮用着用着就"钝"了——磨粒磨平了、气孔堵了,磨削效率下降、工件表面质量变差。这时候就得修锐。金刚石砂轮的修锐跟普通刚玉、碳化硅砂轮不一样,因为磨粒本身就是最硬的材料,用什么东西去"削"它成了个问题。今天聊聊几种常见的修锐方法,各有什么优缺点、适合什么场合。
最传统的方法是用"修整对滚法"——拿一个粒度比金刚石砂轮粗的碳化硅或氧化铝砂轮,以一定压力跟金刚石砂轮对滚。碳化硅比金刚石软,但足够把金刚石磨粒上磨损的钝化层蹭掉。这个方法设备简单、成本低,普通磨床加个修整装置就能用。缺点也明显:修整效率低(一次修好几分钟)、修整精度一般(磨粒突出高度的一致性不好控制)、对砂轮也有一定损耗。适合对精度要求不高的批量生产场合。
在线电解修锐(ELID)是精密磨削里最常用的方法之一。原理是用一块导电的铸铁或铜合金结合剂做的修整块,跟金刚石砂轮之间通电流,在砂轮表面产生电化学腐蚀,把结合剂腐蚀掉一点,让被包裹的金刚石磨粒露出来。ELID的最大优点是可以边磨削边修锐——磨削过程中砂轮磨损了,电解作用实时补偿,磨粒始终保持在最佳切削状态。这个方法特别适合镜面磨削和超精密磨削,工件表面质量能稳定在Ra0.02以下。
激光修锐是最近几年兴起的新技术。用一束高功率密度的脉冲激光照射砂轮表面,通过激光的热效应把结合剂熔化、烧蚀,让金刚石磨粒暴露出来。激光修锐的优势很明显:非接触(不会对砂轮造成机械损伤)、效率高(一个砂轮面几秒钟就能修完)、精度好(可以精确控制每个磨粒的突出高度)、可以实现自动化。缺点是设备贵——一套激光修锐装置动辄几十万到上百万,而且需要根据砂轮的结合剂类型(金属结合剂、树脂结合剂、陶瓷结合剂)调整激光参数。
还有一种方法是用超声波振动修锐。把一个细粒度的碳化硅油石压在砂轮上,同时施加高频超声波振动。振动使油石颗粒不断冲击砂轮表面,把钝化的磨粒打碎或者让它脱落,露出新的锋利磨粒。这个方法不需要专门的修整装置,超声波头可以装在磨床的刀架上,实现在线修锐。适合树脂结合剂和陶瓷结合剂的砂轮,金属结合剂的效果差点。
怎么选修锐方法?给个实用的判断思路。第一看砂轮的结合剂类型——金属结合剂的用ELID或者激光,树脂结合剂的用对滚法或超声波,陶瓷结合剂的几种都行。第二看精度要求——普通磨削用对滚法够了,精密磨削上ELID,超精密磨削(比如光学镜片、硬盘磁头)直接上激光修锐。第三看生产效率——单件小批量生产用离线修锐(磨一段时间停下来修一次),大批量连续生产必须上在线修锐(ELID或激光),不然停机修锐的时间亏不起。
修锐的时候还有几个注意点。第一,修锐不能太频繁也不能太少——太频繁了浪费时间还加速砂轮损耗,太少了磨粒钝化导致磨削力增大、工件表面烧伤。一般经验是每磨削加工10-30个工件修一次,具体看工件材料和切削参数。第二,修锐量要控制——每次修掉结合剂的厚度大概几微米到十几微米就行,别修太狠了磨粒掉太多。第三,修完锐后最好做一次空转让砂轮磨合几分钟,磨粒的突出高度会更均匀。
总的来说,金刚石砂轮的修锐是个看着简单但学问不少的工艺环节。选对修锐方法、控制好修锐参数,能显著提升砂轮寿命和工件加工质量。激光修锐这几年发展很快,成本在降、技术在成熟,未来可能成为主流方法。
下一篇:没有了