ＥＬＩＤ（ＥｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃＩｎ－ｐｒｏｃｅｓＤｒｅｓｉｎｇ：在线电解修整）超精密 镜面磨削在我国已进行了一些研究，笔者从１９９３年起，对ＥＬＩＤ超精密磨削理论和应用技术 进行了较系统的研究［１］。本文报导了ＥＬＩＤ磨削过程中磨削力变化规律的一些试验结果。１ ＥＬＩＤ磨削力变化规律的试验分析ＥＬＩＤ磨削具有许多与普通磨削方法相区别的特点［１］， 它采用在线的电解修整作用，产生适应于砂轮磨损的修整量，始终使砂轮保持良好的切削性能，因 此，它的磨削过程、磨削力等参数的变化规律有着自己的特殊性。为了探索和研究这些特殊性，我 们在ＭＭ７１２０平面磨床上采用不同砂轮进行了硬质合金工件的ＥＬＩＤ磨削试验，用Ｋｉｓｔ ｌｅｒ磨削测力仪记录分析了磨削力随磨削深度和时间的变化。本试验拟解决的重要问题包括：（ １）ＥＬＩＤ磨削与普通磨削之磨削力对比研究；（２）不同砂轮相同切深下磨削力随时间的变化 关系；（３）ＥＬＩＤ磨削过程中，磨削力随磨粒粒度的变化关系；（４）ＥＬＩＤ磨削过程中， 停止在线修整后磨削力随时间的变化关系。１．１试验采用的仪器和试验条件机床与磨削用量：磨 床：ＭＭ７１２０Ａ精密平面磨床。砂轮：Ｗ４０金刚石砂轮，铸铁结合剂，砂轮直径２００ｍｍ ，浓度１００％；１５０００＃（粒径约１μｍ）金刚石砂轮，铸铁结合剂，砂轮直径２００ｍｍ 浓度１００％；２００００＃（粒径约０．５μｍ）金刚石砂轮，铸铁结合剂，砂轮直径２００ｍ ｍ浓度１００％。工件材料：ＹＴ１４硬质合金。磨削参数：砂轮转速１５００ｒ／ｍｉｎ；磨削 深度精确设定１μｍ，２μｍ，３μｍ，工作台速度０．５ｍ／ｍｉｎ；横向进给速度０．０５ｍ ／ｍｉｎ：在线电解修整条件：修整电源：ＨＤＭＤ－１型直流脉冲电源；修整媒介：ＨＤＭＤ— １０型水溶性ＥＬＩＤ磨削液；修整参数：峰值电压７０Ｖ；电解电流１．４～１．８Ａ；脉冲频 率１００ｋＨｚ；电极间隙０．５ｍｍ。测试仪器：Ｋｉｓｔｌｅｒ磨削测力仪（型号９２６５Ａ ），Ｋｉｓｒｔｌｅｒ公司；磁带记录仪（型号ＭＲ３０），ＴＥＡＣ公司；记忆示波器（型号Ｐ Ｍ３３６５Ａ），Ｐｈｉｌｉｐｓ公司；ＦＦＴ分析仪（型号ＡＤ３５２５），ＨＰ公司、体视显 微镜（型号ＸＴ—Ⅱ，北京电子光学设备厂产）。１．２试验采用的具体过程及原理框图试验中， 将工件装夹在磨削测力仪上。磨削中，磨削力信号通过电荷放大器后，用磁带记录仪记录下来。可 以用示波器直接观察，也可通过ＦＦＴ分析仪进行分析、打印。图１是我们采用的测量系统原理框 图。图１磨削力测量系统原理框图１．３试验结果及分析１．３．１ＥＬＩＤ磨削与普通磨削力变 化规律对比图２是我们在试验中记录的，采用Ｗ４０金刚石砂轮分别进行ＥＬＩＤ磨削和普通磨削 时，磨削力随磨削累积去除量的变化关系。试验中，采用相同的磨削用量参数，磨削深度恒定为１ ０μｍ。从图中看出，ＥＬＩＤ磨削力（包括初始磨削力）明显小于普通磨削力，大约仅为普通磨 削力的１／２～１／５，而且ＥＬＩＤ磨削力在整个过程中，几乎为稳定的恒值。而普通磨削力随 磨削累积去除量的增加呈非线性增大趋势。这两种现象之后者较易理解。我们知道，在普通磨削过 程中，由于磨粒磨削刃的逐渐钝化以及堵塞的累积发生，往往都会造成磨削力增大。而在ＥＬＩＤ 磨削中，在线的修整作用始终存在，它及时地清除了堵塞及容屑空间减小的现象。因此，磨削力基 本不随时间变化。而前者则不得而知。为了分析它，我们在体视显微镜下对机械修整和电解修整后 的砂轮表面观察后发现：普通修整后的砂轮表面上，磨粒磨削刃后方大多数存在蝌蚪型结合剂三角 洲，而且部分磨粒刃角还出现了一定程度的钝化；在电解修整后的砂轮表面上则几乎看不到上述特 征。根据磨削理论［２］，结合剂三角洲虽然会增强对磨粒的把持力，但是在磨削过程中会造成磨 屑难于排出，阻碍磨削刃对工件的切入作用。另外，普通机械修整带来的刃角钝化现象也会增加切 入困难程度，这些都会造成磨削力增大。电解修整则可以均匀一致地去除砂轮结合剂，形成大容屑 空间，而且不造成磨削刃角的钝化现象。图２ＥＬＩＤ磨削与普通磨图３ＥＬＩＤ法向磨削力随削 之磨削力对比时间的变化曲线１．３．２不同粒度砂轮ＥＬＩＤ磨削力随时间的变化规律对比图３ 是我们在试验中记录的，不同粒度砂轮在磨削深度为２μｍ时，法向磨削力随时间的变化曲线。试 验中，其它磨削用量均相同。可以看出，由于在线电解修整作用消除了磨钝和堵塞现象，即使对于 象１５０００＃和２００００＃这样的超微细粒度砂轮，也始终保持了良好的切削性能，磨削力基 本不随时间而变化。１．３．３不同粒度砂轮ＥＬＩＤ磨削力随磨削深度的变化规律对比图４是我 们在试验中记录的，不同粒度砂轮的法向磨削力随磨削深度的变化曲线。试验中，其它磨削用量均 相同。从图中可以看出，这三种砂轮的磨削力都随磨削深度的增大而增大。但它们的增长速度不一 样，其中Ｗ４０砂轮的增长速度最缓慢。经分析，我们认为这些现象的原因在于：像１５０００＃ 和２００００＃这样的超微细粒度砂轮，其容屑空间很小，即使在磨削深度增大１μｍ时，也会由 于磨屑排出困难，而影响磨削过程，引起磨削力剧烈增大。有些文献［３］称这种现象为“类堵塞 ”，它容易造成磨削过程的不稳定，甚至会引起烧伤。图４ＥＬＩＤ法向磨削力随磨图５ＥＬＩＤ 法向磨削力随磨削深度的变化曲线粒粒度的变化曲线１．３．４不同粒度砂轮ＥＬＩＤ磨削力随磨 粒粒度的变化规律对比图５是我们在试验中记录的，法向磨削力随砂轮磨粒粒度的变化曲线。试验 中，其它磨削用量均相同。从图中试验结果看出，在同一磨削深度下，粒度越细的砂轮受到的法向 磨削力越大。造成这种现象的原因可能是，由于微细粒度砂轮中连续两个磨削刃之间的间隔很小， 使得单个磨削刃的切削深度很小，因而“尺寸效应”的影响较大；另外，由于微细粒度砂轮的出刃 高度和容屑空间极小，造成磨屑的流出不通畅，这会增大磨削微刃切入工件的困难程度，也将引起 磨削力的增大。此外图上还表明，当磨削深度越大时，这种倾向越明显。１．３．５停止修整后， 不同粒度砂轮磨削力随时间的变化规律对比图６是我们在试验中记录的，停止修整后不同粒度砂轮 的法向磨削力随时间的变化曲线。试验中，其它磨削用量均相同。可以看出，停止电解修整后，法 向磨削力随时呈现增大的趋势，而且粒度越细，增长速度越快，这也是因为砂轮在磨削过程中的磨 钝和堵塞现象引起的。象前面叙述的一样，粒度越细的砂轮越易于钝化和堵塞，结果会引起磨削力 的迅速增大。图６停止修整后磨削力随时间的变化曲线２结论总结上述现象及分析，我们可得出如 下结论：（１）ＥＬＩＤ磨削过程中，磨削力具有不同于普通磨削的特点。ＥＬＩＤ磨削力（包括 初始磨削力）明显小于普通磨削力，大约仅为普通磨削力的１／２～１／５，而且ＥＬＩＤ磨削力 在整个磨削过程中，几乎为稳定的恒值。（２）由于在线电解修整作用消除了磨钝和堵塞现象，即 使超微细粒度砂轮，ＥＬＩＤ磨削力也基本不随时间而变化。（３）对于不同粒度砂轮，ＥＬＩＤ 磨削力随磨削深度的增加而增大，而且粒度越细，增加的速度越快。（４）在同一磨削深度下，粒 度越细的砂轮受到的法向磨削力越大。（５）停止电解修整后，法向磨削力随时间呈现增大的趋势 ，而且粒度越细，增长速度越快。ELID超精密镜面磨削力变化规律的分析$天津大学@徐燕申 @张春河@林彬@于爱兵超精密镜面磨削,砂轮技术,ＥＬＩＤ,磨削力在线电解修整（ＥＬＩＤ ）磨削具有许多与普通磨削不同的特点。文章通过对硬质合金工件进行磨削试验、分析、得出了Ｅ ＬＩＤ磨削的磨削力大约仅为普通磨削力的１／２～１／５等５条ＥＬＩＤ磨削力变化规律的结论 。１张春河．在线电解修整砂轮精密镜面磨削理论及应用技术的研究．哈尔滨工业大学博士论文， １９９６．２任敬心等．磨削原理．西安：西北工业大学出版社，１９８８．３戴勇．ＣＢＮ砂轮 磨削机理及应用技术的研究．哈尔滨工业大学博士论文，１９８８，我们认为这些现象的原因在于 ：像１５０００＃和２００００＃这样的超微细粒度砂轮，其容屑空间很小，即使在磨削深度增大 １μｍ时，也会由于磨屑排出困难，而影响磨削过程，引起磨削力剧烈增大。有些文献［３］称这 种现象为“类堵塞”，它容易造成磨削过程的不稳定，甚至会引起烧伤。图４ＥＬＩＤ法向磨削力 随磨图５ＥＬＩＤ法向磨削力随磨削深度的变化曲线粒粒度的变化曲线１．３．４不同粒度砂轮Ｅ ＬＩＤ磨削力随磨粒粒度的变化规律对比图５是我们在试验中记录的，法向磨削力随砂轮磨粒粒度 的变化曲线。试验中，其它磨削用量均相同。从图中试验结果看出，在同一磨削深度下，粒度越细 的砂轮受到的法向磨削力越大。造成这种现象的原因可能是，由于微细粒度砂轮中连续两个磨削刃 之间的间隔很小，使得单个磨削刃的切削深度很小，因而“尺寸效应”的影响较大；另外，由于微 细粒度砂轮的出刃高度和容屑空间极小，造成磨屑的流出不通畅，这会增大磨削微刃切入工件的困 难程度，也将引起磨削力的增大。此外图上还表明，当磨削深度越大时，这种倾向越明显。１．３ ．５停止修整后，不同粒度砂轮磨削力随时间的变化规律对比图６是我们在试验中记录的，停止修 整后不同粒度砂轮的法向磨削力随时间的变化曲线。试验中，其它磨削用量均相同。可以看出，停 止电解修整后，法向磨削力随时呈现增大的趋势，而且粒度越细，增长速度越快，这也是因为砂轮 在磨削过程中的磨钝和堵塞现象引起的。象前面叙述的一样，粒度越细的砂轮越易于钝化和堵塞， 结果会引起磨削力的迅速增大。图６停止修整后磨削力随时间的变化曲线２结论总结上述现象及分析，我们可得出如下结论：（１）ＥＬＩＤ磨削过程中，磨削力具有不同于普通磨削的特点。ＥＬＩＤ磨削力（包括初始磨削力）明显小于普通磨削力，大约仅为普通磨削力的１／２～１／５，而且ＥＬＩＤ磨削力在整个磨削过程中，几乎为稳定的恒值。（２）由于在线电解修整作用消除了磨
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