铸铁结合剂金刚石砂轮ELID磨削硬质合金的性能研究
ELID镜面磨削硬质合金的工艺参数实验研究
KC:;3FF PC3FF-/0 ） 。7O)P 修锐法是近几年来金属结合 剂类超硬磨料修整技术的一项新成就， 由日本理化研 究所大森教授研制成功。利用 7O)P 法在线修锐金刚
影响规律。
・# !" ・
实验过程： 在不改变其它参数的情况下， 分别在硬 质合金试件上做磨削深度为 ’( !2、 &( !2、 1 !2、 ’ 2 的磨削实验， 每个磨削深度进给 : 次， 以保证加工 ! 表面质量是在相应的进给深度下获得， 且每次磨削前 保证砂轮和试件的状态相同。 磨削深度对硬质合金表面质量影响的实验数据见 表 &。 !$ ! 实验条件 改装的 %!&’( 平面磨床（ 如图 ’ ） ， )&( 的铸铁基 金刚石砂轮， *+,- 镜面磨削高频脉冲电源， .-%/— ’(( 磨削液。
!"#$ 镜面磨削硬质合金的工艺参数实验研究
肖 强 千学明 沈云波
（ 西安工业大学机电工程学院， 陕西 西安 !$%%&’ ） 摘 要： 随着国防尖端技术的迅速发展， 许多具有独特性能的新材料得到了日益广泛的应用， 如光学玻璃、 硬 质合金。但 采 用 传 统 磨 削 工 艺 加 工 这 些 材 料 很 难 得 到 良 好 的 表 面 质 量。在 线 电 解 砂 轮 修 整 （ !"#$） 磨削技术是一项新的、 高效的磨削方法， 它有效地实现了许多难加工材料的超精密加工和 高效加工。针对硬质合金的特性， 用 !"#$ 磨削方法应用于硬质合金的精密加工， 通过实验研究 !"#$ 磨削中工艺参数对加工表面的影响规律， 找到了在一定条件下优化的工艺参数。 !"#$ 磨削 关键词： 工艺参数 表面质量
实验现象与结果分析： 从实验结果可以看出电极 间隙在较小（ ,- + $ ,- # && ） 时， 加工工件的表面质量 相对较好， 而随着电极间隙的增大， 工件表面粗糙度值 有较大幅度的增大趋势（ 图 %） 。从实验过程可以看 到， 电极间隙越小， 电解能力越强， 电流密度越大。而 电流密度又决定着氧化膜的成膜质量。一般情况下， 电流密度应控制在一定的范围内， 不能过高， 也不能太 低。太高成膜速度固然快， 效率高， 但氧化膜的致密性 下降， 使氧化膜过厚， 不仅影响磨粒的出刃高度， 而且 使砂轮过度损耗。电流密度过低甚至不电解， 就起不 到使砂轮电解修锐的目的， 失去了在线电解砂轮的意 义， 如图 0 。另外， 对于硬质合金的磨削来说， 电极间 隙的调整也要根据磨削状态和其它电解参数的不同进 行选取。在精磨阶段， 应在保证电极不接触砂轮的情 占空比对硬质合金， 表面质量影响的实验数据见 表 #。 实验现象与结果分析： 从实验结果看（ 如图 5 ） ， 加 工工件的表面质量在占空比为 + . ’ 、 ’ . # 时较好， 而较 小或过大， 对被加工工件的表面质量都有影响。从实 验过程看， 随着占空比的增大， 电解电流随之增大， 电 解速度也随着增加； 但达到动态平衡时， 占空比大的情 况下电解电流较大。说明占空比大， 电解能力强， 成膜 的速度快； 而占空比小， 电解能力相对较弱成膜速度较 慢（ 如图 1 ） 。这是因为占空比大， 脉冲时间长， 间歇时
金刚石柔性磨轮磨削性能的试验研究
磨耗比 11.6 0.65
宝石表面粗糙度 （um）
0.665
0.904
鉴于以上优点，同时由于金刚石价格的下降，因 因此将金刚石应用于涂附磨具，开发金刚石柔性磨轮 奠定了基础。
二、金刚石柔性磨轮的应用领域
1、可用于宝石、玉石等贵重装饰品打磨加工，磨 削时不会改变宝玉石曲面现状； 2、可用于锆石、各种人工晶体、玻璃工艺品等表 面打磨抛光；
⑵ 金刚石柔性磨轮磨削效率 随时间的变化及磨损形式分析
磨削效率(g/h)
2.5
2
1.5
1
0.5
0
1.5
3
4.5
67Βιβλιοθήκη 59磨削时间(h)
1号磨轮磨削效率 2号磨轮磨削效率
图四 金刚石柔性磨轮磨削效率随时间的变 化情况
从图四总的趋势来 看，两种磨轮的磨削效 率都是随磨削时间的增 加而减少的，在磨削初 期，磨轮的切削作用很 强，具有很高的材料去 除能力，但随磨削时间 的增加，磨轮的切削作 用逐渐减弱，磨轮的材 料去除能力降低。
磨削试验用CM6125车床
TR200型手持式表面粗糙度仪
胶粘剂对磨轮磨削性能的影响
⑴Ⅰ号和Ⅱ号金刚石柔性磨轮磨削性能的对比
磨轮的损耗以磨削前后砂带的总体质量减少为准，主要 包括胶粘剂的磨损和金刚石（600目）的磨损，磨削前后， Ⅰ号Ⅱ号金刚石柔性磨轮砂带质量的变化如表一所示。
本次实验中每个磨轮分别磨削了6块玻璃，每块 玻璃磨削了1.5个小时，玻璃的损耗量如表二所示。
金刚石柔性磨轮是金刚石树脂砂带的一个衍生 产品，主要由三部分构成：
金刚石树脂砂带
金刚石柔性磨轮
目前，我院研制的柔 性磨轮主要有6英寸和8英 寸两种规格，为了区分不 同粒度的金刚石柔性磨 轮，通常以不同颜色来加 以区分，同时也是为了产 品商品化的需要，更加美 观。
金刚石砂轮结合剂的制备与性能研究
ｉｓ ｍａｄｅ ｂｙ ｓｍｅｌｔｉｎｇ．Ｗｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｍｅｌｔｉｎｇ ＣＵｌＷｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｏｎ ｔｈｅ
ｓｔｅａｍ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｖｉｔｒｉｆｉｅｄ ｂｏｎｄ，ｗｅ ｆｏｕｎｄ ｏｎｌｙ ｗｈｅｎ ａｌｌ ｔｈｅ
ｏｆ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ
ｄａｍａｇｅ ＳＯ ｔｈｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｉｓ ｖｅｒｙ ｌａｒｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ
ｔｏ ｔｈｅ ｇｒｉｎｄｅｒ’Ｓ ｍａｉｎ ｓｈａｆｔ ｉｓ ｖｅｒｙ
ｌａｒｇｅ，ｂｕｔ ｆｏｒ ｔｌ瓷ｖｉｔｒｉｆｉｅｄ ｂｏｎｄ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｗｈｅｅｌ，ｔｈｉｓ ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅ ｄｏｅｓｎ’ｔ ｅｘｉｓｔ．
ａｂｒａｓｉｖｅ ｉｓ ｖｅｒｙ ｗｅａｋ，８０ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅｍｅｎｔ ｏｆｔｈｅ ｒｅｓｉｎ ｂｏｎｄ ｇｎｎｄｉｎｇ ｗｈｅｅｌ ｉｓ ｖｅｒｙ ｆａｓｔ．Ｉｎ
ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｈａｎｄ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｔｓ ｌｉｆｅｔｉｍｅ ｔｈｅ ｒｅｓｉｎ ｂｏｎｄ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｗｈｅｅｌ ｉｓ ｍａｄｅ ｖｅｒｙ ｄｅｎｓｅ，
ｔｈｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｇａｓ ｉｓ ｇｏｔ ｒｉｄ ｏｆ ａｔ ａ ｌｏｗｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｖｉｔｒｉｆｉｅｄ
ｂｏｎｄ Ｃａｎ ｂｅ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ．Ｗｅ ａｌｓｏ ｅｘａｍｉｎｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｍｅｌｔｅｄ ｖｉｔｒｉｆｉｅｄ ｂｏｎｄ．
郑州大学 硕士学位论文 磨削金刚石复合片用陶瓷金刚石砂轮结合剂的制备与性能研究 姓名：张红霞 申请学位级别：硕士 专业：无机化学 指导教师：任翠萍
钎焊金刚石砂轮磨削YG8硬质合金的试验研究
关键 词 ： 钎 焊 金 刚石 砂 轮 ； 磨 削； ＹＧ ８硬 质 合 金 ； 磨削力 ； 表 面粗 糙 度
中图分类号 ： ＴＱ １ ６ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ３ — １ ４ ３ ３ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３ — ０ ０ １ ９ － ０ ５
Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ Ｓ ｔ ｕ ｄｙ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｇｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ＹＧ８ Ｃｅ ｍｅ ｎ ｔ ｅ ｄ Ｃａ ｒ ｂ ｉ ｄ ｅ ｂ ｙ Ｂｒ ａ ｚ ｅ ｄ Ｄｉ ａ ｍｏ ｎ ｄ Ｗｈ ｅ ｅ ｌ
ｔ ｅ ｓ ｔ ｂ ｙ ｆ ｉ ｎ ｅ ｇ ｒ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ｒ ａ ｚ ｅ ｄ ｄ ｉ ａ ｍｏ ｎ ｄ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｗｈ ｅ ｅ ｌ（ ｇ ｒ ａ ｉ ｎ ｓ ｉ ｚ ｅ １ ０ ０ ／ １ ２ ０ ） ．Ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗｓ
第 ２ ９卷 第 ３期
２ ０ １ ７年 ６月
超 硬 材 料 工 程
ＳＵ ＰＥＲ Ｈ Ａ ＲＤ Ｍ Ａ ＴＥＲ Ｉ Ａ Ｌ ＥＮ ＧＩ ＮＥＥＲＩ Ｎ Ｇ
Ｖｏ １ ． ２ ９
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ７
钎 验研 究
ＺＨＡＮＧ Ｄａ — ｊ ｉ ａ ｎ ｇ，Ｗ ＡＮＧ Ｙｉ ｎ ｇ ～ ｄ ａ 。ＣＨＥＮ Ｓ ｈ ｉ — ｙ ｉ ｎ，ＨＵＡＮＧ Ｇｕ ｏ — ｑ ｉ ｎ
（ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｅｎ ｇｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ。Ｈｕ ａ ｑ ｉ ａ ｏ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｘｉ ａ ｍｅ ｎ，Ｆｕ ｊ ｉ ａ ｎ ３ ６ １ ０ ２ １ Ｉ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
金属结合剂金刚石砂轮ELID磨削GSO材料
２ ０ １ ４ 年第 ３ 期
金属 结合剂金 刚石砂轮 Ｅ Ｌ Ｉ Ｄ 磨削 ＧＳ Ｏ材料
李 雪 飞 张
（ １ ． 河 南科 技大 学
阗
４ ７ １ ０ ０ ３ ；
河南 洛 阳
２ ． 洛 阳轴承 研 究所有 限公司 河 南洛 阳
摘 要
４ ７ １ ０ ３ ９ ）
电源 参数 如 图 ２所 示 。
１ Ｅ Ｌ ｌ Ｄ磨肖 ０ 原 理
Ｅ Ｌ Ｉ Ｄ 磨 削装 置如 图 １所 示 。可 导 电的金 属 结 合剂 砂轮 与 电源 的正极 相连 ，电源 的负极 与一 固 定 的 铜 电极相 连 ，和砂 轮之 间 留有 ０ ． １ ～０ ＿ ３ ｍ ｒ ｆ ｌ 的 间 隙 。磨 削过 程 中，通 过对 磨削 液 电解 后 在磨 削液 和
ＧＳ Ｏ 是含铈的硅酸钆 （ Ｇ ｄ ｓ ｉ ｏ ） 单 晶体物质 ，已广泛应用于如 ｘ 射线检 查仪等 医疗诊 断仪器 中。但 由于
其较差的机加工性及难以高效率、高精度 的批量加工 ，限制 了硅酸钆材料 的应用范 围。根据 目前脆 性材 料的技术
在线电解修整 （ Ｅ Ｌ Ｉ Ｄ） 磨 削 已 日臻 成 熟 ， 并且 可 高效 率 的 获 得 良好 的 工 件 表 面 质 量 ，介 绍 了采 用 ＃４ ０ ０ ０ 和 ＃８ ０ ０ ０
于稳定。 金 属 粘 结 剂砂 轮 由于 电解 作用 产 生 了氧 化
１ ｌ 咖
砂 轮 磨削 的表 面非 常 粗 糙 （ 表现 了有 一 定 的脆 性 和
柔 性） ；用＃ ２ ０ ０ ０的砂轮 磨 削的表 面 比用＃ １ ２ ０ ０的砂
轮 磨削 的 工件表 面相 对 非常光 滑 ，有 很轻微 的脆 性
金属结合剂金刚石砂轮ELID磨削GSO材料
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15
马宏亮 等 缓进给磨削热模型及能量分配比率
前缘已经从工件左端移动到了距离 vwt 处。在任意 位置 x 和任意时间 t 的条件下，传入工件的热量由 q(t,x)给出。热通量在切入阶段会增加，在退出阶段 会减少。
#1200
#4000 0 #8000
#2000
0
10
20
30
40
50
磨削尺寸/µm
图 4 各种尺寸磨粒的磨削效果
1.4.2 磨粒尺寸、磨削表面特性、金属去除率之间 的关系
用不同磨粒砂轮磨削 GSO 工件表面会得到不
电流/A Ry/nm 平面度/µm
同的表面粗糙度。用#400 砂轮磨削的工件表面有裂 纹，说明这种加工方法属于脆性磨削模式；用#1200 砂轮磨削的表面非常粗糙(表现了有一定的脆性和 柔性)；用#2000 的砂轮磨削的表面比用#1200 的砂 轮磨削的工件表面相对非常光滑，有很轻微的脆性 损坏，说明其已由脆性加工转化为柔性加工。而用 #4000 和#8000 加工的工件表面没有一点脆裂，非常 光滑。说明使用#4000 以上更细磨粒的金属结合剂 金刚石砂轮，采用 ELID 技术可以实现 GSO 材料的 柔性磨削。 1.5 ELID 磨削的稳定性
电压/V
4
砂轮转速：2 000 r/min
60
3
50
工件电压
40
2
30
1
0
0
10
工件电流
20
30
20
10
0 40
时间/min
图 3 磨削电压、电流
铸铁基金刚石球头砂轮精密修整技术
铸铁基金刚石球头砂轮精密修整技术Study on the Precision Truing Techn ique of Metal _Bonded Spherical_top Diamond Wheel滕 燕 董 申( 南京理工大学 哈尔滨工业大学)摘 要:针对小直径、深凹非球光学曲面超精密磨削中使用的铸铁基金刚石球头砂轮,提出了一种基于电火花加工原理的精密在位修整方法。
只要改变工具电极直径,即可对不同直径的球头砂轮进行修整。
实验表明,用该方法修整出的铸铁基金刚石球头砂轮具有良好的精度和等高微刃群,可很好地满足小直径、深凹光学零件的超精密磨削加工要求。
关键词:金刚石砂轮 球头 修整 电火花加工1引言应用于航天、航空领域中的小直径、深凹非球曲面光学零件如图1所示。
加工该零件具有两大特点:第一,磨削内凹曲面2时所用的金刚石砂轮直径应小于 18mm,这是因为内凹非球曲面2的最小曲率半径仅为R 9;第二,砂轮轴需斜置,这是因为图1 光学零件图 该零件内凹面较深(最深处可达14mm),若砂轮轴与工作台垂直,砂轮轴将与工件发生干涉,如图2a 所示。
因此,砂轮轴只能采用倾斜放置方式(图2b)。
这无疑增加了工件精密磨削和砂轮在位修整的难度。
(a)砂轮轴垂直放置 (b)砂轮轴倾斜放置图2 内凹非球曲面加工时砂轮的两种放置方式针对以上特点,本文提出了一种基于电火花加工原理的铸铁基金刚石球头砂轮快速修整方法,实现了砂轮的在位修整。
实验表明,该方法解决了小直径、深凹非球光学曲面磨削加工中铸铁基金刚石球头砂轮修整的难题,具有修整效率高、修整质量好、装置简单、便于操作的优点。
2 砂轮修整原理利用电火花修整铸铁基砂轮,其原理是基于工具电极和砂轮(正、负电极)之间的脉冲性火花放电时的电腐蚀现象。
这种电腐蚀现象能蚀除多余的铸铁基材料,从而达到对砂轮的尺寸、形状和表面质量的加工要求。
利用杯形工具电极修整球头金刚石砂轮的原理如图3所示。
硬脆材料的elid精密镜面磨削机理和技术的研究
硬脆材料的elid精密镜面磨削机理和技术的研究硬脆材料的ELID精密镜面磨削机理和技术的研究一、引言硬脆材料的磨削一直以来都是制约高精度加工的瓶颈之一。
传统的研磨技术在处理硬脆材料时容易产生较大的划痕和组织损伤，严重影响了工件的表面质量和性能。
近年来，电解抛光镜面磨削（ELID）技术在硬脆材料加工领域得到了广泛应用，具有磨削精度高、表面质量良好以及工件材料损伤小的优点。
本文将从机理和技术两个方面探讨硬脆材料的ELID精密镜面磨削。
二、ELID精密镜面磨削机理1. 基本原理ELID精密镜面磨削是在研磨过程中通过在磨粒、砂轮和工件间施加低电压直流电进行电化学反应，从而实现对硬脆材料表面的精密磨削。
磨削过程中，磨粒、砂轮和工件形成一个电解质层，该电解质层能够加速磨削产物的去除、减小热量的输送并改善磨削表面的质量。
2. 电化学反应机理ELID精密镜面磨削的关键在于砂轮表面形成了一层硬脆材料的致密抛光层。
这是通过电化学反应实现的，其中砂轮表面的氧化层在电解质中发生电离，生成OH-离子和氧化铁或氧化铁的混合物，进而与硬脆材料的表面发生反应形成致密抛光层。
3. ELID电解质的选择ELID磨削中的电解质是影响磨削效果的一个重要因素。
常用的电解质有硫酸、硝酸及其混合物等。
不同的电解质对于磨削表面的质量、磨削速度和电解质的消耗等方面都有影响。
三、ELID精密镜面磨削技术1. 砂轮制备技术ELID磨削中的砂轮具有较高的表面质量，其制备技术对于磨削效果和表面质量具有重要影响。
常见的砂轮制备技术包括经典ELID制备技术和局部ELID制备技术。
2. 加工参数优化不同硬脆材料的ELID精密镜面磨削过程中，加工参数的优化是关键。
加工参数包括电流密度、砂轮粒度、进给速度等，这些参数会直接影响砂轮磨削效率、磨粒尺寸和表面质量。
3. 先进监测技术ELID精密镜面磨削过程中的质量控制是确保加工效果的关键。
随着先进监测技术的发展，通过磨削力、磨削声音、表面温度等多参数监测，可以及时调整磨削参数，提高加工效率和表面质量。
金属结合剂金刚石砂轮的研究与进展
金属结合剂金刚石砂轮的讨论与进展1引言由金刚石或立方氮化硼（CBN）磨料制作的超硬磨料砂轮，因其优良的磨削性能，已广泛用于磨削领域的各个方面。
金刚石砂轮是磨削硬质合金、玻璃、陶瓷、宝石等高硬脆材料的特效工具。
近几年来，随着高速磨削和超精密磨削技术的快速进展，对砂轮提出了更高的要求，陶瓷和树脂结合剂的砂轮已不能充足生产的需要，金属结合剂砂轮因其结合强度高、成型性好、使用寿命长等显著特性而在生产中得到了广泛的应用。
金属结合剂金刚石砂轮按制造方式不同重要有有烧结和电镀两种类型。
为了充分发挥超硬磨料的作用，国外从20世纪90时代初开始用高温钎焊工艺开发一种新型砂轮，即单层高温钎焊超硬磨料砂轮，目前国内这种砂轮还处于研制开发阶段。
2烧结型金刚石砂轮烧结型金属结合剂砂轮多以青铜等金属作为结合剂，用高温烧结法制造，其结合强度高，成型性好，耐高温，导热性和耐磨性好，使用寿命长，可承受较大的负荷。
因砂轮在烧结过程中不可避开地存在着收缩及变形，所以在使用前必需对砂轮进行整形，但砂轮修整比较困难。
目前生产中常用的砂轮对滚整形方法不仅在修整时费时费劲，而且修整过程中金刚石颗粒的脱落较多，修整砂轮本身的消耗很大，整形精度较低。
近年来各国学者相继开展了应用特种加工方法修整金属结合剂金刚石砂轮的讨论工作，重要有电解修整法、电火花修整法和复合修整法等。
电解修整法速度快，但整形精度不高；电火花修整法整形精度高，既可整形又可修锐，但整形速度较慢；复合修整法有电解电火花复合修整法、机械化学复合修整法等，修整效果较好，但系统较多而杂，因此烧结型金刚石砂轮的修整问题依旧没有得到很好的解决。
此外，由于砂轮的制造工艺决议了其表面形貌是随机的，各磨粒的几何形状、分布及切削刃所处的高度不一致，因此磨削时只有少数较高的切削刃切到工件，限制了磨削质量和磨削效率的进一步提高。
3电镀金刚石砂轮电镀金刚石砂轮的优点：①电镀工艺简单，投资少，制造便利；②无需修整，使用便利；③单层结构决议了它可以达到很高的工作速度，目前国外已高达250～300m/s；④虽然只有单层金刚石，但仍有充足的寿命；⑤对于精度要求较高的滚轮和砂轮，电镀是唯一的制造方法。
ELID超精密磨削技术综述
先进制造技术课程大作业2014年10月ELID超精密磨削技术综述蔡智杰天津大学机械工程学院机械工程系2014级硕士生摘要：金属基超硬磨料砂轮在线电解修整(Electrolytic In-process Dressing, 简称ELID)磨削技术作为一种结合传统磨削、研磨、抛光为一体的复合镜面加工技术，开辟了超精密加工的新途径，具有广发的应用价值。
本文将从工作原理、磨削机理、工艺特点、影响因素及磨削机床的分类等方面系统地介绍ELID超精密磨削技术，并通过分析国内外研究应用状况，阐述该技术在精密加工制造行业的应用发展前景。
关键词：在线电解修整(ELID) 超精密镜面加工金属基超硬磨料砂轮硬脆材料磨削机理0 引言随着制造行业的飞速发展，硬质合金、工程陶瓷、光学玻璃、玻璃陶瓷、淬火钢及半单晶硅等硬脆难加工材料得到广泛应用，寻求低成本、高效率的超精密加工技术的研究工作正在广泛开展。
超精密镜面磨削技术是一种借助高性能的机床、良好的工具(砂轮)、完善的辅助技术和稳定的环境条件，控制加工精度在0.1μm级以下、表面粗糙度Ra<0.04μm甚至Ra<0.01μm的磨削方法[1]。
然而，由于传统磨削工艺效率低、磨削力大、磨削温度高，且砂轮极易钝化、堵塞而丧失切削性能，从而造成加工面脆性破坏，加工质量恶化，难以满足高精度、高效率的加工要求。
随着砂轮精密修整技术的发展及超微细粒度砂轮的使用，将磨削加工的材料去除工作引入到一个新的领域。
ELID磨削技术是应用电化学反应的非传统材料去除技术来解决金属基超硬磨料砂轮的修整问题的超精密镜面加工技术，以其效率高、精度高、表面质量好、加工装置简单及适应性广等特点，已较广泛用于电子、机械、光学、仪表、汽车等领域。
1 ELID磨削的基本原理ELID(Electrolytic In-process Dressing)磨削是在磨削过程中，利用非线性电解修整作用使金属结合剂超硬磨料砂轮表层氧化层的连续修整用与钝化膜抑制电解的作用达到动态平衡。
铸铁结合剂金刚石砂轮ELID磨削硬质合金的性能研究
ｔｉ ｐｐ ｒ ｈ ａｔ ｒｎｂ ｎ ｅ ｉ ｎ ｈ ｅｓ ｉ ｉｅｅ ｔ ｒｉ ｓ ｅａｅａ ｏ ｔ ＬＤ （ ｌ ｔ ｌｔ － ｈｓ ａ ｅ，ｔｅ ｓ ｉ ｏｄ ｄｄａ ｄｗ ｅｌ ｗｔ ｄｆ ｒｎ ｇａ ｉ ｒ ｄ ｐｅ ｉ Ｅ Ｉ Ｅｅ ｒ ｙｉ Ｉ ｃ －ｏ ｍｏ ｈ ｆ ｎ ｚ ｄｎ ｃｏ ｃｎ
ｑ ａｉ ｕ ｌ ｙ，ｂ ｔｔ ｅ ａ ｅ ｌｗ ｒｇ ｉ ｄ ｎ ｆ ｃｅ ｃ ．Ｔ ｅ ＥＬ Ｄ ｇ ｉ ｄ ｎ ｔｔ ｓａ ｅ ｄ ｃｄ ｄ ｂ ｅｒ ｔ ｆｔ ｅ ｇ ａｎ ｔ ｕ ｈ ｙ ｈ ｖ ｅ ｒｎ ｉ ｇ ｅ ｉｎ ｙ ｈ Ｉ ｎ ｉ ｇ ｓａｅ ｅ ｉ ｅ ｙ ｔ ａ ｉ ｏ ｒ ｉ ｏ ｉ ｒ ｒ ｈ ｏ ｈ
摘
要
硬 质 合金 具有 硬度 高、 强度 好 、 耐腐 蚀 和 耐磨 损 的特 点 ， 用 传 统 方法 难 以 满足 精 密及 超 精 密 采
加 工的技 术要 求 。本 文采 用不 同粒 度 的铸铁 结合 剂金 刚石砂轮 Ｅ Ｉ ＬＤ镜 面磨 削硬 质合金 ， 到 了不 同加 得
金属结合剂金刚石砂轮的研究
金属结合剂金刚石砂轮的研究作者：刘树来源：《科技视界》 2012年第35期刘树（云南锡业职业技术学院云南个旧661000）【摘要】近几年来，随着高速磨削和超精密磨削技术的快速发展，对金刚石砂轮提出了更高的要求，陶瓷以及树脂结合剂的砂轮已经不能满足现代生产的需要。
而金属结合剂砂轮因其具有把持力强,结合强度高、耐磨性好、成型性能好、寿命长、能承受较大的磨削压力等特点, 在工程陶瓷、光学玻璃、硬质合金等难加工材料的磨削加工中得到了广泛应用。
本文对金属结合剂金刚石砂轮应用特点及修整方法进行了研究和探索。
【关键词】金属结合剂；金刚石砂轮；运用金属结合剂砂轮存在自锐性差、砂轮表面容易堵塞、在磨削加工中容易造成工件表面烧伤, 影响工件的表面质量等问题，且金刚石砂轮具有极高的硬度，修整非常困难，这一定程度上也限制了金刚石砂轮的应用。
为解决金属结合剂砂轮在精密磨削加工中的缺陷, 国内外学者对金属结合剂砂轮的制备、结合剂配方设计、修整方法等方面的问题进行了不断的研究和探索。
１金属结合剂金刚石砂轮的分类和特点金属结合剂砂轮主要分为三种类型：①烧结金属结合剂砂轮；②电镀金属结合剂砂轮；③单层钎焊金属结合剂砂轮。
１．１烧结金属结合剂砂轮烧结型金属结合剂砂轮通常以青铜和铸铁等金属作为结合剂, 用高温烧结的方法制造而成。
其优点是结合强度高, 成形性能好, 耐高温, 导热性和耐磨性好, 并且使用寿命长, 可承受较大的载荷。
缺点是由于烧结型金刚石砂轮的制造工艺，决定了其表面形状是随机形成的，各磨粒的几何形状、分布及切削刃所处的高度圴不一致，磨粒分布不均匀，因此在磨削时只有少数较高的切削刃的磨粒能切削到工件，限制了磨削质量和磨削效率的提高。
１．２电镀金属结合剂砂轮电镀金属结合剂金刚石砂轮通常以镍或镍合金做镀层金属，其优点是电镀工艺简单，投资少，制造和使用方便，精度高，可以达到很高的工作速度，寿命长，对于精度要求较高的砂轮，电镀是唯一的制造方法，正是由于电镀金属结合剂砂轮具有这些优势，使得电镀砂轮在高速、超高速磨削中占据着主导地位。
不同结合剂金刚石砂轮磨削氧化铝陶瓷工艺实验研究
不同结合剂金刚石砂轮磨削氧化铝陶瓷工艺实验研究150001 哈尔滨工业大学 仇中军 张飞虎 栾殿荣150086 哈尔滨理工大学 高东宇摘要 本文利用树脂、青铜、铸铁三种结合剂金刚石砂轮,以氧化铝陶瓷为加工对象,通过研究各自的磨削比、磨削力、磨削表面粗糙度等指标,进行了三种结合剂砂轮的磨削性能比较,发现铸铁结合剂金刚石砂轮和E LI D(在线电解修整)磨削方法比较适合氧化铝陶瓷等硬脆材料的磨削(尤其是精密磨削)。
主题词 磨削 陶瓷 金刚石砂轮1 前言随着科学技术的进步,高硬度、高强度、高耐磨性、高耐热性、高耐腐蚀性和高功能性材料在各工业领域中的应用日益增多。
其中尤以陶瓷为代表的硬脆材料的应用日益广泛。
但这些材料很难或不能采用普通的加工方法进行加工。
目前,磨削仍然是陶瓷材料最有效的加工方法。
考虑到陶瓷、磨具之间的硬度、热传导率的对比关系和加工效率、加工质量等因素,最适合陶瓷材料精密磨削的仍然是金刚石砂轮。
常用的金刚石砂轮按结合剂种类分为四种,其结合剂强度和耐磨性能由低到高的顺序是:树脂,陶瓷,金属和电镀金属结合剂。
金刚石砂轮性能参数及相关的工艺参数对金刚石砂轮的磨削质量有决定性的效果。
本试验是以氧化铝陶瓷等硬脆材料为被加工材料,进行树脂、青铜、铸铁三种不同结合剂金刚石砂轮磨削性能对比试验,取得了一系列的实际数据,通过比较三种结合剂金刚石砂轮磨削过程中的磨削力、磨削比以及磨削表面质量(粗糙度R a)等性能指标,以确定硬脆材料的理想磨削方案和磨削工艺参数。
2 实验仪器及设备机床:M M7120A精密平面磨床;砂轮:树脂W10、W40、120#;铸铁W10、W40、120#;青铜W10、W40、120#在线电解修整条件:H DM D-Ⅱ型直流脉冲电源,自制新型E LI D磨削液,弧型修整电极,电极间隙为0.5mm;测量仪器:螺旋测微仪,KIST LER测力仪,磁带记录仪,记忆示波器等;机床参数:砂轮转速1500r/min,工作台纵向进给速度1.31m/min,横向进给速度0.67m/min;3 试验过程及结果分析3.1 不同结合剂金刚石砂轮磨削氧化铝陶瓷时磨削比的比较由于磨削加工的复杂性,要求全面评价材料的可磨削性是困难的,因而目前常采用磨削比G(G rindabili2 ty index)作为大致的判定标准。
金刚石砂轮加工整体硬质合金刀具的磨削参数选择
ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｒ ｅ ｃ ｉ ｔ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｍｓ ｏ ｆ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ｂ ｅ ｅ ｎ ｔ ａ ｋ ｅ ｎ ． Ａ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｒ ｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｕ ｉ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒａ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒａ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｓ ｒ ｆ ｒ ｏ ｍ ｅ ｍｐ ｉ ｉｃ ｒ ａ ｌ ｄ ａ ｔ ａ ｔ ｏ ｅ ｘ ｐ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｗ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｏ ｌ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｄ ｉ ａ ｍｏ ｎ ｄ ｇ ｉ ｒ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｗｈ ｅ ｅ ｌ ；ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｃ ａ ｒ ｂ ｉ ｄ ｅ ；ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ
６ ０
工 具 技 术
金 刚石 砂 轮 加 工整 体 硬 质 合 金 刀具 的磨 削 参 数 选 择
袁剑
哈尔 滨量 具刃具 集 团有 限公 司
摘要 ：磨 削参数会影响磨削质量 、 砂轮 的使用寿命 以及加 工效率 ， 本文 阐述 了磨削 整体硬质 合金刀具所 用 的 砂轮类型 ， 列举 了在磨 削中常见 的问题并分析 了问题产生 的原 因及在磨削参数方 面应采取 的措施 。介绍 了一种快 速确定合适的磨 削参数 的方法 ， 该方法用于将磨 削参 数经验数据扩展至新规 格刀具的加工 中。
金刚石砂轮的磨削性能检测方法
磨削时间一定时，ＡＬ越大，说明砂轮越耐磨、越锋利。 ＤＨＭ－３的工作过程基本仿真了砂轮的现场工作过程。试验证明，只要选取品质一致、尺寸合适的 硬质合金试块作为标准检测试块，用ＤＨＭ－３就可以实现对砂轮磨削性能的检测．使得砂轮瓴遣商在其 产品出厂前就可以真实了解砂轮的磨削性能。 当个别用户需要选购很贵重的、特殊规格的太砂轮时，砂轮供货商可以要求用户提供被磨舯件作为 标准试样，先制作砂轮小样进行检测，井将磨削性能指标提供给用户，当可“满足使用要求时再镧作合 适规格的大砂轮，可以减少试验成本。
为例来说明ＤＨＭ－３的工作原理。
将外径６０—１２０ｍｍ、环宽３—１０ｍｍ、内孔２０ ｍｍ、厚
度１０～２０ｒａｍ的平行砂轮试样，安装在ＤＨＭ－３的高速主 轴上，再将磨削对象——硬质合金试块安装在一个专用
支架上，通过一定的控制方法使砂轮与硬质合金试块保 持恒力接触状态。硬质合金试块为一个尺寸范围是：长
６０～１２０ｒａｍ，宽ｌＯ一２０ｒａｍ，厚ｌＯ一２０ｒａｍ的长方体。如
（１）通过检测试块和砂轮的消耗量，计算出二者的磨耗比，反映出砂轮的磨Ｇ２，然后将砂轮和试块安装在ＤＨＭ－３上。
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②ｉ殳定试块的消耗量，磨削前为Ｌ１，磨削后为Ｌ２。 ＠ｌ殳定砂轮的线速度、试块的摆频。 通过触摸屏设定好上述数据后，开启设备运行；当试块被磨削至设定的最小值Ｌ２时，ＤＨＭ－３自动 停止运行，并记录下来整个过程的运行时间。 此时，将砂轮和试块取下，再分别称取其重量Ｇ１’、ｃ２’，计算磨耗比
作者简介：华淑杰，女，郑州大华机电技术有限公司工程师，长期从事金刚石工具生产设备的研究制 造工作。
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金刚石砂轮的磨削性能检测方法
华淑杰梁杰徐涌宏许延芝 郑州大华机电技术有限公司４５０００１
金属结合剂金刚石砂轮的研究
金属结合剂砂轮存在自锐性差、砂轮表面容易堵塞、在磨削加工中容易造成工件表面烧伤,影响工件的表面质量等问题,且金刚石砂轮具有极高的硬度,修整非常困难,这一定程度上也限制了金刚石砂轮的应用。
为解决金属结合剂砂轮在精密磨削加工中的缺陷,国内外学者对金属结合剂砂轮的制备、结合剂配方设计、修整方法等方面的问题进行了不断的研究和探索。
1金属结合剂金刚石砂轮的分类和特点金属结合剂砂轮主要分为三种类型:①烧结金属结合剂砂轮;②电镀金属结合剂砂轮;③单层钎焊金属结合剂砂轮。
1.1烧结金属结合剂砂轮烧结型金属结合剂砂轮通常以青铜和铸铁等金属作为结合剂,用高温烧结的方法制造而成。
其优点是结合强度高,成形性能好,耐高温,导热性和耐磨性好,并且使用寿命长,可承受较大的载荷。
缺点是由于烧结型金刚石砂轮的制造工艺,决定了其表面形状是随机形成的,各磨粒的几何形状、分布及切削刃所处的高度圴不一致,磨粒分布不均匀,因此在磨削时只有少数较高的切削刃的磨粒能切削到工件,限制了磨削质量和磨削效率的提高。
1.2电镀金属结合剂砂轮电镀金属结合剂金刚石砂轮通常以镍或镍合金做镀层金属,其优点是电镀工艺简单,投资少,制造和使用方便,精度高,可以达到很高的工作速度,寿命长,对于精度要求较高的砂轮,电镀是唯一的制造方法,正是由于电镀金属结合剂砂轮具有这些优势,使得电镀砂轮在高速、超高速磨削中占据着主导地位。
但是电镀金属结合剂金刚石砂轮在使用过程中也存在不少缺点,磨料其实仅仅实际上只是镶嵌在镀层金属里中,因而把持力小,金刚石颗粒在高速磨削过程中容易出现易脱落现象,从导致导致过程整体失效,解决方法为如果要增加把持力就必须增加镀层厚度,以此来加大把持力,使得增加镀层厚度的结果是磨粒裸露高度和容屑空间减小,使砂轮易出现容易发生堵塞,散热差散热效果差,这样工件的表面容易烧伤,电镀金刚石砂轮的这些弊端的不完善大程度也大大限制它在高效磨削中的应用。
1.3单层钎焊金属结合剂砂轮利用活性钎料和镍基钎料的真空炉中钎焊方法,实现了金刚石、结合剂、金属基体三者之间的化学冶金结合,克服电镀金属结合剂砂轮结合强度差、磨粒易脱落等缺点,增大金属结合剂对磨粒的把持能力,提高砂轮的结合强度,提高了金刚石磨具的强度、性能和寿命,单层高温钎焊超硬磨料砂轮的磨削力、功率损耗、磨削温度更低,意味着可达到更高的工作速度,缺点:工艺复杂,成本高,是一种处于研发中的新型金属结合剂砂轮。
金刚石砂轮的ECD修锐和整形研磨及其对硬脆材料的加工
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金刚石与磨料磨具工程
总 第 243 期
30μm),N 表示砂轮硬度为中度,100表示金刚石浓度 为 100% (工 作 层 内 磨 料 所 占 体 积 为 25% 时 ,金 刚 石 浓 度为 100%),M 表 示 金 属 结 合 剂;整 形 砂 轮 型 号 为 SDC600N100B,SDC 表示 镀 金 属 人 造 金 刚 石 磨 料,金 刚石磨料粒度代 号 M20/30,砂 轮 硬 度 为 中 度 N,金 刚 石浓度为100%,B 表示树脂结合剂。同时,修锐、整形 研磨 及 加 工 都 使 用 PSG52DX 平 面 磨 床,WS90 冷 却剂。
2021年6月 第3期 第41卷 总第243期
金刚石与磨料磨具工程 Diamond & AbrasivesEngineering
Jun.2021 No.3 Vol.41 Serial243
金刚石砂轮的 ECD 修锐和整形研磨及其对硬脆材料的加工*
康喜军1,田牧纯一2,久保明彦2,邱亦睿3,黄 鹏1
(1.三明学院 机电工程学院,福建 三明 365004) (2.日本北见工业大学,微纳米加工学研究室,日本 北海道 010010)
砂 轮 磨 粒 修 锐 后 ,再 对 磨 粒 切 削 刃 进 行 整 形 研 磨 , 如 图 1b 和 图 2b 所 示 :采 用 切 削 刃 整 形 法 ,通 过 树 脂 结 合剂金刚石 砂 轮 研 磨 修 锐 后 的 金 属 结 合 剂 金 刚 石 砂 轮 ,对 其 磨 粒 的 切 削 刃 进 行 整 形 研 磨 ,使 金 刚 石 磨 粒 的 切削刃高度在工 作 面 上 保 持 一 致,并 通 过 仪 器 来 测 量 轴 方 向 上 的 横 断 面 形 状 。 其 中 ,图 2b 中 的 整 形 研 磨 深 度 Ta 定义为砂轮径向深度的减小量。
用金刚石砂轮高效率磨削硬质合金
用金刚石砂轮高效率磨削硬质合金黎文娟【摘要】目前,采用树脂结合剂金刚石砂轮对硬质合金进行干式磨削,是硬质合金磨削最主要的工艺,但是干式磨削工艺金刚石砂轮寿命短、磨削深度小.介绍了一种最新的湿式磨削工艺,并通过较为详细地阐述湿式磨削工艺的优点、砂轮间隙的调整及工艺,为相关企业单位提供参考.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】2页(P117-118)【关键词】金刚石;砂轮;硬质合金【作者】黎文娟【作者单位】株洲钻石切削刀具股份有限公司,株洲 412007【正文语种】中文1 背景介绍对于硬质合金的磨削加工，目前应用广泛、先进、有效的工具是树脂结合剂金刚石砂轮，该类砂轮通常用于干磨工艺，干磨工艺磨削硬质合金时，因为摩擦产生的高温不能及时散发，导致摩擦点最高温度达400℃以上，使得树脂结合剂发生软化，磨料从砂轮上脱落。
解决以上问题，要在实践生产中摸索出一套较为成熟、先进的湿式磨削工艺。
即金刚石砂轮改用铜基结合剂，在磨削过程中采用冷却液进行冷却。
经过实践，用湿式磨削工艺磨削硬质合金，磨削深度可由干式磨削的0.02mm增加至3mm，金刚石砂轮的寿命也由干式磨削的6个月增加至3年，充分发挥了金刚石本身的优越性。
2 金刚石砂轮结构金刚石砂轮由里到表是基体、过渡层、金刚石层。
基体：基体通常为铝、钢、胶木材质，起到框架作用，支撑金刚石层及过渡层。
过渡层：过渡层主要材料为粘合剂，作用就是把金刚石牢牢粘结到基体上。
金刚石层：金刚石层是由金刚石和少量结合剂混合而成，是砂轮的重要部分，砂轮磨削过程中就是由金刚石层对零件进行磨削。
3 湿磨工艺的优缺点及砂轮间隙的调整3.1 湿磨工艺的优缺点湿磨工艺中的金刚石层采用了硬度更大、粘结力更强、寿命更长的铜基结合剂，但是由于金刚石磨料和铜基在高速磨削中，铜基受热膨胀，使得金刚石磨料和铜基之间的间隙减小或间隙消失，从而发生堵塞，磨削变得困难。
金属结合剂的砂轮
金属结合剂的砂轮是以金刚石或立方氮化硼（CBN）为原料，用金属如青铜、铸铁、镍或镍合金等作为结合剂制成的超硬磨料砂轮。
这种砂轮因其优良的磨削性能，已被广泛用于磨削领域的各个方面，尤其是磨削硬质合金、玻璃、陶瓷、宝石等高硬脆材料。
金属结合剂砂轮具有以下特点：
结合强度高：由于金属结合剂的强度和韧性，使得砂轮的磨粒在磨削过程中不易脱落，从而保证了磨削的稳定性和效率。
成形性能好：金属结合剂可以使磨粒在砂轮上均匀分布，形成规则的磨削面，提高磨削质量。
耐高温、导热性和耐磨性好：金属结合剂可以承受较高的温度和压力，不易磨损，从而延长了砂轮的使用寿命。
使用寿命长：由于金属结合剂的优异性能，使得砂轮在磨削过程中不易磨损，因此其使用寿命较长。
金属结合剂砂轮可以通过不同的制造工艺进行制造，包括烧结法和电镀法。
其中，烧结法是将磨料和金属结合剂混合后，在高温下进行烧结，形成具有一定形状和结构的砂轮。
而电镀法则是通过电镀的方式将金属结合剂沉积在磨料表面，形成砂轮的结构。
然而，金属结合剂砂轮也存在一些缺点，如砂轮在烧结过程中不可避免地存在着收缩及变形，所以在使用前必须对砂轮进行整形，但砂轮修整比较困难。
此外，金属结合剂砂轮的成本较高，因为其制造过程需要使用贵重的金属结合剂。
总的来说，金属结合剂砂轮是一种高效、稳定、耐用的磨削工具，特别适用于磨削高硬脆材料。
然而，其制造成本较高，且修整困难，因此在使用时需要注意这些问题。
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关键词铸铁结合剂金刚石砂轮；在线电解修整；磨削性能；表面质量
中图分类号ＴＧ７４；ＴＱｌ６４
文献标识码Ａ
Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｃａｓｔ．ｉｒｏｎ ｂｏｎｄｅｄ ｄｉａｍｏｎｄ ｗｈｅｅｌｓ ｉｎ ＥＬＩＤ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ
Ｚｈｕ
１２
Ｃｏｎｇｒｏｎ９１
Ｌｉ Ｗｅｉ ２
Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００１４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ ｈａｓ ｈｉｓｈ ｈａｒｄｎｅｓｓ，ｈｉｉｓｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ。ｈｉｓｈ ｗｅａｒ ａｎｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｓｏ ｉｔ ｉｓ ｖｅｒｙ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄ ｏｆ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｐｅｒ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｂｙ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｇｒｉｎｄｉｎｇ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｃａｓｔ－ｉｒｏｎ ｂｏｎｄｅｄ ｄｉａｍｏｎｄ ｗｈｅｅｌｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ａｒｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ ＥＬＩＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ Ｉｎ— Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｄｒｅｓｓｉｎｇ）ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ，ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｆｅｅｄｉｎｇ，ｔｈｅ ｗｈｅｅｌｓ ｗｉｔｈ ｂｉｇｇｅｒ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ｈａｖｅ ｈｉｇｈｅｒ鲥ｎｄｉｎｇ ｅｇｌｃｉｅｎｃｙ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ．Ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒａｒｙ。ｔｈｅ ｗｈｅｅｌｓ ｗｉｔｈ ｓｍａｌｌｅｒ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ｃｏｕｌｄ ｇｅｔ ｂｅｔｔｅｒ ｇｒｏｕｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｑｕａｌｉｔｙ，ｂｕｔ ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｌｏｗｅｒ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｔｈｅ ＥＬＩＤ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｓｔａｔｅｓ ａｒｅ ｄｅｃｉｄｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｘｉｄｅ ｌａｙｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｗｈｅｅｌ．Ｔｈｅ ｏｘｉｄｅ ｌａｙｅｒ ｐｌａｙｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｉｔｓ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｈｉｓｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ＥＬＩＤ面ｎｄｉｎｇ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．
粒尺寸６．８ ｐ，ｍ）、＃３２５（磨粒尺寸６０¨ｍ）铸铁结合剂 金刚石砂轮ＥＬＩＤ磨削硬质合金材料ＹＴｌ４。实验采用 Ｍａｒｈ２型表面粗糙度仪测量ＥＬＩＤ磨削后的硬质合金 表面粗糙度，并采用ｘｊｚ一５型电子显微镜观测不同型 号金刚石砂轮磨削后的硬质合金表面纹理，以及不同 型号金刚石砂轮在电解修整阶段结束后，砂轮表面的 氧化膜的状态。
总第１６８期
光为一体的复合加工能力。显然，这样的复合ＪＪｎ－ｒ效 率很低。
４结论
（１）砂轮的磨削性能随粒径的增大而增大，采用 ＃３２５金刚石砂轮能达到将近１００％的磨削效果，工件 的尺寸精度能够得到更好地控制。
（２）砂轮的磨损率随粒径的减小而增大，但能得 到更好的磨削工件表面。经＃４０００砂轮磨削的工件表 面粗糙度Ｒ。值可达到１２ ｎｍ。超细磨粒砂轮能得到 超光滑的工件表面。
用。实验结果表明：在相同的进给量下，粗粒度砂轮的磨削效率较高，能更好地控制工件的尺寸精度。
细粒度砂轮则磨削效率较低，但能获得优良的加工表面质量。砂轮表面的氧化膜在磨削过程中扮演非
常重要的角色，磨粒的粒径与砂轮表面氧化膜厚度的比值大小决定了砂轮的磨削性能。氧化膜的形成
又受到电解参数的影响，可以通过对电解参数的调节实现高效率高精度的ＥＬＩＤ磨削。
＃３２５
ｔｔ２０００ 磨削砂轮
＃４０００
图６不同型号砂轮磨削的硬质合金表面粗糙度
图８不同型号金刚石砂轮加工后砂轮表面的氧化膜 （ａ】微细磨粒砂轮
＃３２５
＃２０００ 磨削砂轮
＃４０００
图７不同型号砂轮的磨削性能比较
万方数据
（ｂ）粗磨粒砂轮 图９不同粒度砂轮的ＥＬＩＤ磨削加工过程示意图
８
金刚石与磨料磨具Ｔ程
１ ＥＬｌＤ磨削的原理
ＥＬＩＤ磨削的基本原理如图１所示。金属结合剂 超硬磨料砂轮与直流脉冲电源正极相连做阳极，工具 电极做阴极，在砂轮外表面和电极的间隙中通过电解 磨削液，利用电解过程中的阳极溶解效应．砂轮表层金 属基体被电解去除，露出崭新锋利的磨粒，同时形成一 层氧化膜覆着于砂轮表面，抑制砂轮过度电解，使砂轮 始终以最佳状态连续磨削加工。该技术将砂轮修整与 磨削结合起来，在磨削加工的同时，利用电解法对金属 基砂轮进行修整，实现对硬脆材料的超精密镜面磨
（２．浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室，杭州３１００１４）
摘要硬质合金具有硬度高、强度好、耐腐蚀和耐磨损的特点，采用传统方法难以满足精密及超精密
加工的技术要求。本文采用不同粒度的铸铁结合剂金刚石砂轮ＥＬＩＤ镜面磨削硬质合金。得到了不同加
工效率以及不同加工表面质量的硬质合金磨削效果，揭示了不同粒度砂轮其磨削性能变化的规律与作
万方数据
６
金刚石与磨料磨具工程
总第１６８期
Ｏ引言
硬质合金是由难熔金属的硬质化合物、黏结金属 所组成，是粉末冶金技术领域最典型、最重要的产品之 一，具有高硬度、高耐磨性、耐高温的性能，同时具有高 强度、高弹性和非常好的化学稳定性，在现代工具材 料、耐磨材料和耐腐蚀材料中占有极其重要的地位。 但其本身的加工制造却很困难，采用传统方法难以满 足精密及超精密加工的技术要求¨≈】。本文采用不同 粒度的铸铁结合剂金刚石砂轮ＥＬＩＤ镜面磨削硬质合 金，得到了小同加Ｔ效率以及不同加工表面质量的硬 质合金磨削效果。超细磨粒砂轮ＥＬＩＤ镜面磨削硬质 合金能获得超光滑的工件表面。
２（ｘ腿年１２月
金刚石与磨料磨具工程Ｄｅｃ．２００８
第６期总第１６８期Ｄｉａｍｏｎｄ＆Ａｂｒ∞ｊｖ目Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｎｏ．６ Ｓｅｒｉａｌ．１６８
文章编号：１００６—８５２ｘ（２００８）０６—０００５一啤
铸铁结合剂金刚石砂轮ＥＬＩＤ磨削硬质合金的性能研究＋
朱从容１ｔ２李伟２ 于天明２
：
（１．浙江海洋学院机电工程学院机械系，舟山３１６００４）
削‘¨】。
图２ ＥＬＩＤ磨削实验系统
磨削设备
表１实验条件
改装的ＭＭＴｌ２０型平面孵床 ＃４０００、＃２０００、＃３２５铸铁结合剂金刚石砂轮，砂轮直 径２５０ ｍｍ、厚度５５ ｍｎｌ ＨＤＭＤ—ＩＩ型ＥＬＩＤ磨削用高频直流脉冲电源 自制ＥＧ一０５型磨削液
图１ ＥＬＩＤ屠削原理图
磨削参数 电解参数
主轴转速１ ５００ ｒ／ｍｉｎ 横向进给速度ｌ ｒｎｍ／行程 Ｔ－作台速度０．０５ ｍ／ｓ 磨削深度０．００１ ｍｍ
万方数据
第６期
朱从容等：铸铁结合剂金刚石砂轮ＥＬＩＤ磨削硬质合金的性能研究
７
（ａＪ＃４０００
（ｈ）＃２０００
（ｐＪ＃３２５
图３不同型号砂轮磨削的硬质合金
（ａＪ＃４０００
《ｈＪ＃２０００
（‘－Ｊ＃３２５
图４不同型号砂轮加工后的硬质合金表面纹理（４００×ｌ
图５＃４０００砂轮磨削的硬质台金表面轮廓
不同型号砂轮磨削的硬质合金表面粗糙度如图６ 所示。不同型号砂轮的磨削性能比较如图７所示。实
Ｙｕ Ｔｉａｎｍｉｎｇ ２
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｏｕｓｈａｎ ３１６００４，Ｃｈｉｎａ）
（２．Ｔｈｅ ＭＯＥ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｃａｓｔ—ｉｒｏｎ ｂｏｎｄｅｄ ｄｉａｍｏｎｄ ｗｈｅｅｌ；ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ ｉｎ－ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｒｅｓｓｉｎｇ；鲫ｎｄｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｓｕｒｆａｃｅ ｑｕａｌｉｔｙ
·国家自然科学基金（５０＂／７５２０７）；浙江省重中之重学科开放基金（５６３１０２０２０１８）。
电压１２０ Ｖ 电流２．５—８ Ａ 电极问隙０．１ ｍｍ
３实验结果与分析
２ 实验条件
ＥＩ—ＩＤ磨削实验系统如图２所示。ＥＬＩＤ磨削实验
条 上件 进如 行表 。１分所别示采。用实黼验（在 磨改 粒装 尺的 寸Ｍ４Ｍ斗７１ｍ２）０、型栉平２面 ００磨 ０（床 磨
图３是ｊ种不同型号的金刚石砂轮磨削的硬质合 金表面，图４是三种不同型号金刚石砂轮加工后的硬 质合金表面纹理。＃４０００砂轮磨削的硬质合金表面粗 糙度Ｒ。值可达到１２ ｎｍ，图５是＃４０００砂轮磨削的硬 质合金表面轮廓。
（３）砂轮表面的氧化膜在磨削过程中扮演非常重 要的角色，ＥＬＩＤ磨削的两种不同状态是由磨粒大小尺 寸与氧化膜厚度的比率决定的。氧化膜的形成受到电 解参数的影响，可以通过对电解参数的调节实现高效 率高精度的ＥＬＩＤ磨削。
参考文献
张春河．在线电解修整砂轮精密镜面磨削理论及应用技术的研究 ［Ｄ】．哈尔滨：哈尔滨丁业大学。１９９６ ［２】 朱波．钢结硬质合金与钛合金ＥＬＩＤ磨削技术及机理的研究 ［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，２００１ ［３】 关佳亮等．ＥＬＩＤ磨削技术在硬脆材料精密超精密加工中的应用 ［Ｊ］．北京工业大学学撤，２００１，４：４８６－４８８ ［４］ 周曙光等．ＥＵＤ镜面磨削技术——综述［Ｊ］．制造技术与机床， ２００１。２：３８一柏