硬脆材料镜面如何进行磨削 硬脆材料镜面的磨削工艺

      在当前大量使用的新材料中，如各种工程陶瓷、光学玻璃，单晶硅等，它们多属于硬脆材料，用一般切削方法很难达到要求。目前，可采用镜面磨削方法达到精密镜面磨削要求。那么，硬脆材料镜面如何进行磨削呢？

      一、磨削机理

      硬脆材料的特点是硬度很高，但韧性、塑性很差，断裂韧性小，切削时主要是以裂纹—扩展—碎裂过程而生成切屑，以一种脆性断裂方式去除材料，因此，加工表面质量差。

      硬脆材料的镜面磨削，主要以塑性方式磨削，以塑性剪切方式去除切屑。实验证明，只要去除极小单位切屑，此时产生塑性变形所需的能量小于脆性断裂所需能量，为塑性剪切方式去除材料，而不是脆性断裂方式切除材料。关键是稳定地实现足够小的去除单位切削，就可达到无裂纹，高质量的镜面磨削，表面粗糙度可达0.003—0.008微米。

      二、对砂轮的要求

      砂轮的切削刃应极微小、等高而且要锋利，以实现微细的切除切屑。砂轮在磨削过程中应有较好地保持锋利的能力，以保证切削过程的稳定。为此使用超微细粒度的超硬磨料（金刚石或CBN）砂轮进行精密镜面磨削。与普通砂轮相比，其特点如下：

      （1）磨粒顶尖角小，尖端锋锐，当切入深度减小，切削层可以经过较小变形而被切除。

      （2）砂轮微刃等高性好，磨粒的实际切削深度很小，处于微量切削，所形成的沟痕很浅， 因此可降低表面粗糙度。

      （3）微刃高出结合剂很小，往往容屑空间不够，砂轮易堵塞。

      （4）磨粒在结合剂中固着面积较小，对磨粒把持能力低，磨粒易脱落，因此金属结合剂，特别是铸铁结合剂的出现，大大提高了超硬微粉磨料的把持能力，使磨粒不易脱落，提高了超硬磨料砂轮的利用率。

      三、采用在线电解方法修整砂轮

      使用金属结合剂超硬磨料砂轮， 更易发生堵塞问题， 同时使砂轮的修整困难。20世纪80年代开始有人用在线电解作用对砂轮进行修整。即在磨削过程中利用电解作用对砂轮表面的金属结合剂进行微量去除，但对磨料不起作用， 从而逐渐露出锋利的磨刃，同时也形成容屑空间。

      在磨削时，磨削液同时当作电解液，铸铁基砂轮作为阳极（电刷与砂轮接触），电极作为阴极，在电解电流的作用下砂轮被腐蚀，使磨粒露出砂轮表面，同时，在砂轮表面形成一层氧化物钝化膜，阻止砂轮表面进一步过度电解。 当磨削时磨粒开始磨钝后，钝化膜开始被破坏，电解作用又继续进行，因此使磨刃始终保持切削作用。钝化膜还可避免铸铁结合剂划伤工件表面，而钝化膜还有一定的摩擦抛光作用，有效地改善加工表面质量。

      四、硬脆材料镜面磨削对机床的要求

      对机床的要求与普通镜面磨削相同。只是更强调机床主轴具有极高的动态刚度，且轴向、径向跳动小于0.001微米；进给系统刚性好，平滑、无蠕动；主轴砂轮系统要求精密平衡、无震动；砂轮经平衡后，要高精度修整整形；以保证回转偏差不大于0.001毫米等要求。

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