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(zhì)合金相當(dāng)?shù)目箾_擊性，是一種被廣泛應(yīng)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(zhì)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(jìn)行研磨加工，但由于PCD與所用的金剛石磨料硬度、性質(zhì)相近，因而與傳統(tǒng)的研磨加工有著很大的不同，其研磨機(jī)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(yàn)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(guān)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(guān)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(dá)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(guān)系曲線如圖2所示。由圖2可知，研磨20分鐘時，PCD表面達(dá)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(jié)果可知，其平面度有所提高。因此，PCD鏡面加工應(yīng)采用干研磨工藝，在試驗(yàn)條件下，研磨20～30分鐘其表面可達(dá)鏡面;若對研磨表面的平面度要求較高，可適當(dāng)延長研磨時間。

圖2 干研磨PCD表面粗糙度與研磨時間的關(guān)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(guān)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(diǎn)A(F=15N)，當(dāng)≤15N時，其去除率Q以較小的幅度隨著F的增大而增加，當(dāng)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(guān)系