鋼結(jié)硬質(zhì)合金的精密鏡面磨削

　　鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以工具鋼或合金鋼為粘結(jié)相，以難熔金屬碳化物(主要是WC、TiC)作硬質(zhì)相用粉末冶金的方法制備的，其組織特點(diǎn)是微細(xì)的硬質(zhì)相晶粒彌散地分布于鋼基中。合金中的硬質(zhì)相主要賦予材料以高硬度和高耐磨性，粘結(jié)相又賦予材料以鋼的性能，因而使鋼結(jié)硬質(zhì)合金具有鋼和硬質(zhì)合金的綜合性能，使其在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

　　但其本身的加工制造卻很困難，特別是精密加工，這是因?yàn)橛操|(zhì)相和粘結(jié)相的硬度差別較大，鋼基容易被切除，而硬質(zhì)點(diǎn)不易被切除，且其晶粒容易從合金表面剝落下來，從而在表面形成具有硬質(zhì)相晶粒一樣大小的孔隙。同時(shí)鋼基的韌性大，在一定的磨削溫度、接觸壓力和相對(duì)速度條件下，磨屑填滿磨粒之間的氣孔，使砂輪急劇堵塞工件表面產(chǎn)生燒傷，因而傳統(tǒng)的加工方法很難獲得低的表面粗糙度，且多級(jí)研磨效率低，成本高。

　　運(yùn)用在線電解連續(xù)修整(ELID)的金屬結(jié)合劑超細(xì)顆粒金剛石砂輪磨削鋼結(jié)硬質(zhì)合金，表面粗糙度可達(dá)10 nm左右，且效率高。采用ELID鏡面磨削技術(shù)對(duì)鋼結(jié)硬質(zhì)合金進(jìn)行精密加工，很容易得到低粗糙度鏡面。

　　一、ELID磨削技術(shù)的基本原理

　　在線電解修整鏡面磨削是日本在20世紀(jì)90年代初發(fā)展起來的一種超精密加工新技術(shù)，它采用鑄鐵或鐵纖維結(jié)合劑金剛石或CBN砂輪，利用電解過程中的陽極溶解現(xiàn)象，對(duì)砂輪進(jìn)行在線電解修銳磨削，電解電源采用直流脈沖電源，電解液采用弱電解質(zhì)的水溶液。鑄鐵砂輪為陽極，電解中，砂輪表面的鐵元素變成Fe2O3氧化膜，使不能電解的金剛石或CBN磨料凸出于砂輪表面。磨鈍的磨料隨著電解的進(jìn)行及時(shí)脫落，使砂輪始終處于銳利狀態(tài)。同時(shí)生成的氧化膜又起著抑制電解過程繼續(xù)進(jìn)行的作用，使砂輪損耗不致太快。當(dāng)砂輪表面磨粒磨損后，氧化膜被工件表面刮擦去除，電解過程繼續(xù)進(jìn)行，對(duì)砂輪表面繼續(xù)進(jìn)行修整。這是一個(gè)循環(huán)的過程，既避免了砂輪過快損耗，又能自動(dòng)保持砂輪表面的磨削狀態(tài)，見下圖。

ELID磨削原理示意圖

　　二、ELID磨削技術(shù)對(duì)鋼結(jié)硬質(zhì)合金的應(yīng)用

　　對(duì)鋼結(jié)硬質(zhì)合金進(jìn)行鏡面磨削，工件表面粗糙度Ra=0.003 μm～0.011 μm。若采用更細(xì)的砂輪(W1以上)，則會(huì)明顯降低Ra值，取得更好的表面粗糙度。

　　工件表面粗糙度不僅與所用砂輪磨料的粒度和種類有密切關(guān)系，還與磨削液的配比有密切聯(lián)系，不同成分和含量的磨削液，其化學(xué)特性相差懸殊，加工出來的表面粗糙度不同。

　　采用HDMY—110和HDMY—200磨削液，我們加工出達(dá)到鏡面的光學(xué)玻璃、藍(lán)寶石、淬火鋼、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、PCBN、單晶硅片等材料的試件。但對(duì)于鋼結(jié)硬質(zhì)合金就加工不出能夠達(dá)到 13的鏡面,改用專用磨削液HDMY—201和金剛石、CBN混合磨料鐵基砂輪，在其它條件都不變的情況下，磨出了達(dá)到鏡面( 14)的鋼結(jié)硬質(zhì)合金。這主要是因?yàn)槟ハ饕旱某煞趾秃�量�?duì)電解速度、成膜速度、成膜厚度、膜的硬度，以及被加工工件表面組織性能都有著很大的影響。

　　針對(duì)被加工材料的不同，合理地調(diào)整磨削液中的成分和配比，以及鐵基砂輪磨料的種類和粒度，可以獲得最佳的磨削狀態(tài)，從而得到更低的Ra值，達(dá)到精密加工的要求。