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近年來(lái)隨著硬脆材料在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用，使用超細(xì)磨料超硬砂輪（如金剛石砂輪，CBN砂輪等）對(duì)這些材料進(jìn)行精密超精密加工的應(yīng)用日益增加。欲保證精密零件的加工質(zhì)量，砂輪的修整技術(shù)是不可或缺的一環(huán)。
目前，超硬磨料的砂輪修整方案主要有：ELID在線電解修整、電火花砂輪修整、杯型砂輪修整、激光砂輪修銳、噴射壓力修銳、磁粉研蝕修銳和超聲振動(dòng)修銳等技術(shù)，也有把兩種技術(shù)及其以上修整復(fù)合在一起，如電火花-化學(xué)修整，電火花-超聲修整。下面主要介紹比較新型的ELID在線電解修整、激光修銳、電火花修整及超聲振動(dòng)修銳方法。
超硬磨料砂輪修整方案
激光加工具有高能量密度、高注入速度、高加工效率、無(wú)工具損耗、非接觸、易控制和無(wú)公害等特點(diǎn)。利用光學(xué)系統(tǒng)把激光束聚焦成極小的光斑作用于砂輪表面，可在極短的時(shí)間內(nèi)使砂輪的局部表面材料熔化或者氣化，用激光修整超硬磨料砂輪時(shí)，如果激光的功率夠大，可同時(shí)除去砂輪表面的磨粒和結(jié)合劑，通過(guò)控制砂輪的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，使砂輪獲得精確的幾何形狀，達(dá)到整形目的。另一方面，超硬磨料和結(jié)合劑材料的物理性能相差較大，理論計(jì)算表明，在相同的激光作用時(shí)間內(nèi)，超硬磨料達(dá)到熔點(diǎn)所需要的激光功率比結(jié)合劑材料高1~3個(gè)數(shù)量級(jí)，通過(guò)控制激光加工參數(shù)，可選擇性的去除結(jié)合劑而不損傷超硬磨粒，使磨粒突出，在砂輪表面形成容屑空間，達(dá)到修銳目的。
激光修整砂輪具有以下優(yōu)點(diǎn)：激光照射區(qū)域小，可以節(jié)省砂輪材料；激光修整砂輪過(guò)程中沒(méi)有使用大的機(jī)械力，尤其適合于磨削過(guò)程中在線修整；激光修整砂輪裝置易在磨床上安裝；冷卻液的存在并不嚴(yán)重影響修整效果；修整速度快、工效高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；通過(guò)焦距的改變，可以有選擇地去除砂輪上阻塞的工件材料；不存在修具鈍化報(bào)廢的情況，具有可重復(fù)利用性；增大砂輪表面激光作用結(jié)合劑深度可以延長(zhǎng)砂輪的壽命。
超聲振動(dòng)修整后的砂輪具有表面磨粒均勻、方向性好和“軸密周疏”的特點(diǎn)，對(duì)于磨削工件來(lái)說(shuō)，超聲振動(dòng)易于避免工件燒傷，可降低磨削溫度，減小磨削力，提高砂輪的使用壽命。
超聲振動(dòng)砂輪的修整原理是由超聲波發(fā)生器發(fā)出的超生頻的電信號(hào)傳送給換能器，變成超生頻的機(jī)械振動(dòng)，由變幅桿放大后帶動(dòng)修整器對(duì)砂輪進(jìn)行修整。
振動(dòng)修整時(shí)，修整器頭部的運(yùn)動(dòng)軌跡為正弦曲線，超聲振動(dòng)修整是在普通修整的基礎(chǔ)上加上超聲振動(dòng)。修整器的振幅為f，修整深度為t，當(dāng)t＜f/2時(shí)為分離型修整，當(dāng)修整時(shí)砂輪表面與修整器筆端沖擊接觸，這時(shí)砂輪表面保留一部分原普通修整后的表面；當(dāng)t＞f/2時(shí)為不分離型修整，在修整時(shí)砂輪表面與修整器筆端始終接觸，所得到的砂輪表面波峰是尖端的。
由于修整器的筆端是在砂輪表面的徑向方向進(jìn)行超聲頻的振動(dòng)，而在軸向的移動(dòng)和普通修整時(shí)的移動(dòng)一樣，所以在砂輪表面的徑向方向進(jìn)行超聲頻的振動(dòng)，而在軸向的移動(dòng)和普通修整時(shí)的移動(dòng)一樣，所以在砂輪表面的組織結(jié)構(gòu)將形成“軸密周疏”的特點(diǎn)。金剛石砂輪以一定的速度旋轉(zhuǎn)，有一定頻率的工具頭以一定的振幅沖擊金剛石表面的一定材質(zhì)，工具頭在超聲頻縱向振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)下，迫使位于接觸區(qū)域的磨粒直接撞擊砂輪表面，超聲波具有的能量激波的特性，在波面處造成極大的壓強(qiáng)梯度，這一方面使磨粒破碎嚴(yán)重，另一方面也大大增加了磨粒對(duì)結(jié)合劑的切削和研蝕作用，另外，由于超聲波通過(guò)液體時(shí)會(huì)使液體在短時(shí)間內(nèi)受到聲壓的“拉”“壓”作用，當(dāng)液體受“拉”時(shí)，在液體內(nèi)產(chǎn)生空腔，當(dāng)空腔消失時(shí)，會(huì)產(chǎn)生瞬間的脈沖爆炸，雖然這種爆炸力的宏觀作用不大，但其作用在極微小的微觀區(qū)域上，爆炸產(chǎn)生的微觀壓強(qiáng)是很大的，因此空腔的爆炸會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的破壞作用，上述空腔的產(chǎn)生及其對(duì)介質(zhì)和四周產(chǎn)生的效應(yīng)，就是所謂的“空壓”作用，懸浮液產(chǎn)生的強(qiáng)烈的“空壓”作用促使懸浮液滲入金剛石砂輪表面的細(xì)微裂紋中，進(jìn)一步夾具結(jié)合劑的碎除作用。
在電火花修整過(guò)程中，由于砂輪與工具電極不接觸，砂輪不受修正力作用，從而避免了接觸式修整法整形時(shí)出現(xiàn)的振顫現(xiàn)象發(fā)生，因此可達(dá)到較高的整形精度，并保證磨粒的完整性。電火花砂輪整形法利用了電加工原理，砂輪整形后獲得的表面形貌也與采用其他整形方法獲得的砂輪表面形貌有所不同。在電火花整形過(guò)程中，鐵基結(jié)合劑砂輪與工具電極間產(chǎn)生的電火花放電脈沖在砂輪表面形成放電凹坑，在重復(fù)放電過(guò)程中，放電凹坑相互重疊，逐漸將砂輪修整到所需形狀，當(dāng)單個(gè)電火花放電能量適當(dāng)時(shí)，放電頻率越高，砂輪整形質(zhì)量越好。
電火花砂輪修整具有以下特點(diǎn)：可進(jìn)行在位，在線修整，易保證磨削精度；操作方便；適用于任何以導(dǎo)電材料作為結(jié)合劑的砂輪；修整力小，適合小直徑和極薄砂輪的修整；可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)成型砂輪的快速、高精度修整。此外，對(duì)于其他砂輪修整方法，電火花修整還具有成本低、易實(shí)現(xiàn)、工藝參數(shù)小、便于調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。
砂輪通過(guò)電刷接到電源正極，根據(jù)砂輪的形狀知道一個(gè)到點(diǎn)性能良好的電極接電源的負(fù)極，電極與砂輪表面之間有一定的間隙，從噴嘴中噴出的具有電解作用的磨削液進(jìn)入該間隙后，在電流的作用下，砂輪的金屬基體作為陽(yáng)極被電解，使砂輪中的磨粒露出表面，形成一定的出刃高度和容屑空間，隨著電解過(guò)程的進(jìn)行，在砂輪表面逐漸形成一層鈍化膜，阻止電解過(guò)程的繼續(xù)進(jìn)行，使砂輪損耗不置太快。當(dāng)砂輪表面的磨粒磨損后，鈍化膜被工件材料擦刮去除繼續(xù)進(jìn)行，以對(duì)砂輪表面進(jìn)一步修整，上述過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程，既避免了砂輪的過(guò)快消耗又自動(dòng)保持了砂輪表面的磨削能力。
ELID在線電解修整是專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于金屬結(jié)合劑砂輪的修整方法，與傳統(tǒng)電解修整方法相比，具修整效率高、工藝簡(jiǎn)單、修銳質(zhì)量高等特點(diǎn)，同時(shí)采用普通磨削液作為電解修整液，很好地解決了機(jī)床腐蝕間題．采用在線電解修整的4000號(hào)鑄鐵結(jié)合劑金剛石砂輪或CBN砂輪成功地實(shí)現(xiàn)了工程陶瓷、光學(xué)玻璃、硬質(zhì)合金，單晶硅、鐵氧體、模具鋼等多種材料的超精密鏡面磨削，表面粗糙度可達(dá)Ra2~5nm。
使用ELID磨削具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：磨削過(guò)程具有良好地德定性；金剛石砂輪不會(huì)過(guò)快磨耗，提高了貴重磨料的利用率；磨削過(guò)程具有良好的可控性；有效地實(shí)現(xiàn)了鏡面磨削，大大減少了先進(jìn)陶瓷零配件的表面殘留微裂紋。
砂輪修整的在線檢測(cè)技術(shù)
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和對(duì)生產(chǎn)率要求的提高，越來(lái)越要求零件生產(chǎn)的自動(dòng)化和在線檢測(cè)．實(shí)時(shí)控制零件的加工狀態(tài)并及時(shí)調(diào)整刀具的位置，有時(shí)還須對(duì)刀其進(jìn)行補(bǔ)償或修整，減少零件的非加工時(shí)間．如圖所示．由于AE傳感器安裝位置對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響很大，為了減少信號(hào)畸變．傳感器利用磁性安放在特制的修整筆夾持器上。由AE傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)前置放大器進(jìn)行預(yù)處理后送入聲發(fā)射監(jiān)控儀。聲發(fā)射監(jiān)控儀包括信號(hào)預(yù)處理單元、特征信號(hào)處理單元、信號(hào)與微機(jī)接口單元等。聲發(fā)射監(jiān)控儀還采用了抗干擾技術(shù)，克服了傳統(tǒng)聲發(fā)射儀實(shí)時(shí)性差和控制反應(yīng)滯后等缺點(diǎn)。微機(jī)對(duì)聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行分析處理，由顯示器或打印機(jī)顯示試驗(yàn)結(jié)果或送入示波器進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察。另外在磨床工作臺(tái)上固定有千分表，通過(guò)千分表指針變化來(lái)反映砂輪與修整筆間距離的變動(dòng)。