i引言 硬质合金材料具有硬度高,红硬性好,耐磨等优点,因而在刀具制造业中得到了广泛应用。似是,硬 质合金的可加工性较差。卜11访,硬质合金刀具的磨削加工方法主要包括机械磨削方法(如碳化 硅砂轮磨削.金刚石砂轮磨削),电化学磨削方法,(如电解磨削),尚不能达到很高的尺寸精度 和表面粗糙度。对于精密刀具,还需要进行研磨和抛光处理。①修整后砂轮状态②电解修整开始时 〔~loA)③电解修整后(lA左右)熙)退绎黔映)⑤EL一D磨削时(一ZA)④ELID 磨削开始(~1.SA)必母O。一邪一布卜杨一文献〔1〕提出r种新的超精密嚼削加工方法, 它运用在线电解连续修整铸铁结合剂微细颗粒超硬磨料砂轮磨削单棍了硅片,直接达到镜面(表面 粗糙度R。仪有儿个到】‘儿个纳米),并定名为EIJD磨削方法。本文运用ELID磨削方法进行厂硬质合金Y‘r14的超精密镜面磨削的实验研究,取得了良好的结果。2EIH)磨削机理和实现条件2.1机理 Elll)磨削是币1,新研望的连续修整磨削方法.它针对金屑结合剂超硬磨料砂轮难以修整的特 点,利用电解作用连续修整砂轮来获得恒定的磨粒突出节。EllD磨削还具有区别于普通离线的 电解修整的特点.它运用非线性电解修筷作
IJ工用砂轮 El ID磨削不f又要求砂轮磨料具有硬度 高,热稳定性和化学稳定性好等特点,而且对 结合剂提出r两个限制条件:①结合剂须具 有良好的导电性和电解性能;冬结合剂元素 的氢氧化物和氧化物不导电且不溶于水。 (2)EllD加工用直流一脉冲电源 EllD磨削可以利用直流电源、交流电 源和各种波形的脉冲电源,也}}丁以利用有直 流基量的脉功电源。据日本学者的研究资料, 具有直流基量的脉动电源效果最佳。 (3)EllD加l乙日J磨削液ELID磨削中,磨削液不仅用来降低磨削区温度,冲刷磨屑,减少摩擦,同时,也作为电解修整作用的电解液,因而它对膺削效果和砂轮磨损的影响具有两重性。ELID磨削一般采用水基磨削液。3硬质合金刀具材料YT14的ELID超精密磨削试验3.1试验设备 图2为El.ID磨削试验装置的照片。具体的试验设备列入表1中。(WC和TIC)和金属粘结剂认经粉末冶金方法制造而成,其主要的物理机械性能如表3所示。 表3 YT14的物理机械性能密度:1 .2一l:x:。。kozm,}硬度HRA。。.: 抗弯强度1一ZG几}抗压强度4.ZGPa 冲击韧性了X IQ3)/mZI导热系数0.08刃al又em一吕·℃线膨胀系数家21火10一红/cC}耐热性叨护C3.4试验结果 分别运用150。”铸铁结合剂金刚石砂轮和600。”铸铁结合剂cBN砂轮万行了硬质合金刀具材料YT14的超精密磨削试验。试验结果如表4所示。表4 砂轮6000越CIB一CBN 1云OQ#CIB一D试验结果 工件表面粗糙度R。 1万nm 20nm图2 EIJID磨削试验装置 表1试验设备磨床MM712Q砂轮专用电源专用磨削液台000井CIB一CBNI三00井CIB一D HDMD一1戳 H乃M丫一l。型水基磨削液 表1中,CIB一CBN代表铸铁结合剂cBN砂轮,clB一D代表铸铁结合剂金刚石砂轮。3.2试验参数 硬质合金刀具材料YT14的EIJD超精密磨削的试验参数如表2所示。 表2试验参数磨削参数 主轴转速横向进给速度工作台速度 磨削深度 1与OOr了min0.每~sn飞m八trD.口3~0 .lm/念 Q.0公1幻InL电解参数 电压 电流电极l,a1隙 7OV 2~SAQ.1~0.75mm 从试验结果可以看出,工件表面粗糙度R。随砂轮的磨粒粒度减小而减小。我们分析了该现象的起因 ,发现:这是由电解修整的特点所引起。电解修整不象其他机械修整方法那样,造成磨粒的碎裂, 形成更细的微刃,电解修整只能使原有的埋没在结合剂里的磨粒暴露出来。因而,电解修整的砂轮 表面的切削微刃与砂轮的粒度密切相关,也就造成采用6。。o仁砂轮磨削的硬质合金工件比150。”砂轮具有更好的表面粗糙度。在ELID超精密磨削硬质合金的试验中,我们还发现:砂轮始终保持良好的切削能力,没有发生堵 塞和粘附现象,如图3所示。这不仅是由于在线电解修整的作用,砂轮表下的钝化层也起到良好的隔离作用。3.3工件材料的特性硬质合金YT14是由难熔金属碳化物1994.5(83)图3(下转第32页)4结论和进一步研究的课题 ELID超精密磨削硬质合金,表面粗糙度可达十几个纳米,成功地解决了硬质合金刀具材料的超精密加工,消除了堵塞和粘附现象,实现了稳定的磨削过程,且具有高的效率。 我们认为关于EllD超精密磨削硬质合金方面,有待进一步研究的课题包括如卜两个方面: (l)硬质合金ELID超精密磨削的表面质量。 (2)El_ID超精密磨削对硬质合金刀具的切削性能的影响。致谢 本文作者感谢大森整先生(日本理化所)对于哈工大ELID磨削课题组指导,特别是嘈送给本课题的研究资料。硬质合金刀具材料的超精密磨削试验研究@张春河$哈尔滨工业大学
@王平$哈尔滨工业大学
@李伟$哈尔滨工业大学
@张飞虎$哈尔滨工业大学
@袁哲俊$哈尔滨工业大学超精密磨削;;铸铁结合剂金刚石砂轮;;ELID磨削;;铸铁结合剂 CBN砂轮本文引入了一种新型超精密镜面磨削方法——在线电解连续修整磨削(ELID磨削) ,介绍了该方法的机理和实现条件,并运用在线电解修整的金属结合剂超细磨粒超硬磨料砂轮,进 行了硬质合金刀具材料YT14的超精密镜面磨削,取得了良好的结果,工件表面粗糙度直接可达十几个纳米。1．H. Ohmori et al. Mirror Surface Grinding of Silicon Wafers with Electrolytic In-process Dressing. Annals of the CIRP. Vol39． 1990．滨工业大学
@王平$哈尔滨工业大学
@李伟$哈尔滨工业大学
@张飞虎$哈尔滨工业大学
@袁哲俊$哈尔滨工业大学超精密磨削;;铸铁结合剂金刚石砂轮;;ELID磨削;;铸铁结合剂 CBN砂轮本文引入了一种新型超精密镜面磨削方法——在线电解连续修整磨削(ELID磨削) ,介绍了该方法的机理和实现条件,并运用在线电解修整的金属结合剂超细磨粒超硬磨料砂轮,进 行了硬质合金刀具材料YT14的超精密镜面磨削,取得了良好的结果,工件表面粗糙度直接可达十几个纳米。1．H. Ohmori et al. Mirror Surface Grinding of Silicon Wafers with Electrolytic In-process Dressing. Annals of the CIRP. Vol39． 1990．
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