影响单晶金刚石刀具的研磨的因素分析（二）

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　　刃磨角对研磨质量的影响

　　刃磨角q是研磨的线速度方向与刀刃的夹角。当q>0°时，研磨方向从刀体指向刀刃，称为顺磨；当q<0°时，研磨方向从刀刃指向刀体，称为逆磨。图2所示为刀刃锯齿度与刃磨角的关系。由于金刚石的抗拉强度极高，顺磨时，刀刃承受拉应力，因此磨后锯齿度较小；逆磨时，刀刃承受压应力，因此磨后锯齿度较大。从图2可看出，当q大于且接近于0°时刀刃可获得最小的锯齿度，此时刃口处的应力方向与刀刃基本平行,而刀刃在此方向上有最高的抗拉应力强度。平行于刀刃研磨的另一个好处是刀面的磨痕也与刀刃平行，在切削加工中不会复映到已加工表面，有助于提高切削加工质量。

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　　盘面端跳和机床振动对研磨质量的影响

　　研磨盘面的端跳和机床的振动会引起研磨时盘面对刀刃的冲击，从而破坏刀刃的平直性，其中尤以盘面端跳的影响更为直接，这是因为由端跳引起的冲击方向垂直于盘面。图3和图4分别为刀刃锯齿度与盘面端跳和机床振动的关系。从图中可见，盘面端跳和机床振动对刀刃锯齿度的影响都分别存在一个临界值，当小于临界值时，刀刃锯齿度趋向于零；而当大于临界值时，刀刃锯齿度急剧上升。

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　　为了减小盘面端跳，在用油石研磨盘面时，应同时检测盘面的端跳情况，并尽可能通过研磨消除端跳。然后还需进行研磨盘的在线动平衡，以减小运转时因机构不平衡而产生的振动。

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　　端跳和振动还与研磨机的精度及减振性能有关。传统的木制顶尖研磨机因顶尖与转轴之间需要垫以纤维衬垫，同时由于木材刚性的限制，会导致研磨盘在高速旋转时产生0.05～0.1mm的动态跳动；此外，木材和纤维物质的耐热性差，在高速滑动条件下很容易磨损而使转轴与顶尖之间产生间隙，因此需要经常调整间隙、更换衬垫或木制顶尖。由于使用此类设备时不稳定因素较多，只有在设备状态最佳的某些不长的时间段内才能研磨出基本合格的天然金刚石刀具，即使是技术熟练的操作人员，也只能达到30%～50%的加工合格率。

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　　静压空气轴承的精度高于0.5µm，旋转平稳，且承托主轴的高压空气具有较强的吸振能力。所以采用静压空气轴承的研磨机即使研磨刀刃楔角只有45°的金刚石刀具，也能获得完美无缺的刀刃。对于一般的民用金刚石刀具，基本上可以达到100%的加工合格率。

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　　偏向角对研磨质量的影响

　　偏向角w是在金刚石的被研磨面上实际研磨方向与最好磨方向之间的夹角。对于(1 1 0)面，当在最好磨方向(w=0°)研磨时，金刚石表面非常光洁，且表面有较大起伏，这是因为在最好磨方向上，研磨盘面的不平度在金刚石表面得到了充分复映；当w=45°时，金刚石表面仍然相当光洁，但起伏程度变小，并出现细小沟痕；当w=60°时，金刚石表面产生密集的深沟，研磨速率变得很低；在最难磨方向，金刚石表面充满一个个凹坑，研磨速率基本为零。w<45°的区域均可认为是好磨方向，可以获得光洁的表面。对于(1 0 0)面，其好磨区域为w<15°。

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　　在好磨区域内锯齿度趋向于零，当w>45°后，刀刃上迅速出现较大崩口。对于(1 0 0)面同样可得到类似结果。

　　偏向角对表面质量的影响规律还可用于判断金刚石的最好磨方向，因为在最好磨方向研磨时，金刚石表面光亮且有较大起伏。

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　　综上所述，金刚石刀具的研磨质量对各种加工条件都相当敏感，特别在研磨小刀刃楔角的金刚石刀具(如眼科手术刀、光纤切割刀和生物切片刀等)时尤其如此。因此，在研磨时必须仔细处理研磨盘表面，使用极细的金刚石研磨粉，找到最好磨方向，并采用精度高、运转平稳且振动小的研磨机床(如空气静压轴承研磨机)，在保证各种加工条件处于较理想状态时，即可研磨出无崩口、刀刃锯齿度小的高质量金刚石刀具。

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