聚晶金剛石研磨工藝

　　聚晶金剛石(PCD)具有接近天然金剛石的硬度、耐磨性以及與硬質合金相當?shù)目箾_擊性，是一種被廣泛應用于有色金屬和非金屬材料精密加工的新型刀具材料。為充分發(fā)揮PCD刀具的優(yōu)良性能，提高加工零件的表面質量，刀具前刀面(PCD表面)需加工成鏡面。

　　目前，PCD鏡面通常采用樹脂基金剛石砂輪進行研磨加工，但由于PCD與所用的金剛石磨料硬度、性質相近，因而與傳統(tǒng)的研磨加工有著很大的不同，其研磨機理、研磨工藝具有自身的變化規(guī)律。

　　一、冷卻液對去除率及表面粗糙度的影響

　　圖1所示為PCD干研磨(研磨前砂輪修整10秒鐘，冷卻液未加在研磨區(qū))和濕研磨(研磨前砂輪修整10秒鐘，冷卻液加在研磨區(qū))兩種條件下材料去除量隨研磨時間的變化情況。試驗時作用在試件夾頭上的法向載荷為20N。

圖1 PCD材料去除量與研磨時間的關系

　　由圖1可知，干研磨材料去除率Q干與濕研磨材料去除率Q濕的關系為：研磨初期Q干=2.54Q濕;中期Q干=1.6Q濕;穩(wěn)態(tài)期Q干=1.68µm/min，Q濕≈O。用干涉儀觀察、測量PCD表面形態(tài)及粗糙度：濕研磨時PCD表面上存在許多深凹坑，研磨130分鐘后其表面干涉條紋仍呈斷續(xù)狀態(tài)，即Rz>0.3µm，達不到鏡面要求;干研磨時表面粗糙度Rz隨研磨時間的延長而降低，其關系曲線如圖2所示。由圖2可知，研磨20分鐘時，PCD表面達鏡面(Rz≯0.05µm),且再延長研磨時間表面粗糙度基本無變化，但根據(jù)表面形態(tài)觀察結果可知，其平面度有所提高。因此，PCD鏡面加工應采用干研磨工藝，在試驗條件下，研磨20～30分鐘其表面可達鏡面;若對研磨表面的平面度要求較高，可適當延長研磨時間。

圖2 干研磨PCD表面粗糙度與研磨時間的關系

　　二、法向載荷對去除率的影響

　　圖3所示為PCD干研磨時作用在試件夾頭上的法向載荷F與材料去除率Q的關系。由圖3可知，材料去除率Q隨著法向載荷F的增大而增加，且存在一個折點A(F=15N)，當≤15N時，其去除率Q以較小的幅度隨著F的增大而增加，當F>15N時，其去除率O隨著F的增大而大幅度增加。

圖3 PCD干研磨去除量d與法向載荷F的關系