單晶金剛石刀具的在石材研磨工藝當中的應用

1 金剛石刀具的研磨方法

　　單晶金剛石刀具的制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后沿最大平面鋸割開，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(鑲嵌或釬焊)要求。開坯和粗、精磨加工均采用研磨的方法。

　　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制成。研磨盤的表面鑲嵌有金剛石研磨粉，其顆粒尺寸可從小于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，因此粗磨時一般采用粗粉，而精磨時則采用尺寸小于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，然后涂敷在研磨盤表面，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系為
　　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，由于粗粉對刀刃的沖擊性較大，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；而采用細粉時，經過幾分鐘的研磨后刀刃即變得平直，鋸齒度趨向于零。

　　新制造的研磨盤因加工精度的限制，其盤面不平度較大，對于研磨的穩定性有一定影響。此外，剛涂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。所以對于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。

　　由于研磨過程中磨粒會被不斷打碎或損失，若不及時加以補充，將導致因盤面磨粒密度不夠而使金剛石直接與鑄鐵接觸，不但會影響刀具研磨質量，還會因金剛石的擠刮作用破壞或堵塞盤面上的孔隙，從而降低研磨盤的使用壽命。因此，在研磨過程中需要經常向盤面添加新的研磨膏。

　　此外，在涂粉之前對研磨盤盤面的預處理也至關重要，一般需用油石或較粗的SiC研磨粉對盤面進行推磨，以去除車削溝紋，提高盤面的平整性。通過用各種油石和SiC粉研磨盤面的比較試驗，發現用TL280ZY1油石推磨盤面1小時后再涂以W1細金剛石粉，可獲得最理想的研磨盤面，此時盤面達到穩定的時間最短，研磨后的刀刃鋸齒度最小。而采用游離的SiC研磨粉則容易堵塞盤面上的孔隙，使金剛石粉難以大量而牢固地鑲嵌于研磨盤上。