硬質(zhì)合金超精密鏡面磨削的實(shí)驗(yàn)研究

>由于硬質(zhì)合金的硬度高、脆性大、韌性差，加工性能差，采用傳統(tǒng)方法難以滿足精密及超精密加工的技術(shù)要求，而且工序多、效率低、成本高。運(yùn)用ELID精密鏡面磨削技術(shù)加工各種硬質(zhì)合金，一次磨削成形，效果良好，表面粗糙度普遍達(dá)Ra10～20µm，且效率高、成本低，對(duì)機(jī)床精度要求不高，具有極大的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。一、硬質(zhì)合金超精密鏡面磨削實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)材料見(jiàn)表1。表1幾種典型硬質(zhì)合金的物理機(jī)械性能種類牌號(hào)成分物理機(jī)械性能WCTiCCo密度g/cm2抗彎強(qiáng)度MPa硬度HRA沖擊韌性kg·m/cm2線脹系數(shù)×10-5(0～300℃)WC-CoYG892-814.4～14.81500890.254.5YG20C80-2013.4～13.6220082WC-TiC-CoYT147814811.2～12.0120090.50.076.21YT30663049.35～9.790092.50.03鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35-35-6.40～6.601400～180085.50.6-2.實(shí)驗(yàn)條件及參數(shù)在MM7120型臥軸矩臺(tái)平面磨床上，加裝自行設(shè)計(jì)的ELID平面磨削裝置，對(duì)上述牌號(hào)硬質(zhì)合金進(jìn)行ELID超精密鏡面磨削實(shí)驗(yàn)。

　　實(shí)驗(yàn)條件及參數(shù)見(jiàn)下列：1)實(shí)驗(yàn)設(shè)備a.改裝的MM7120型平面磨床b.自制CIFB砂輪W10，W5，W1.5c.自制HDMD-II型ELID磨削專用d.高頻直流脈沖電源e.自制HDMY-201型磨削液2)磨削參數(shù)a.主軸轉(zhuǎn)速1440r/minb.橫向進(jìn)給速度0.1～3mm/行程c.工作臺(tái)速度0.05～0.08m/sd.磨削深度0.001～0.005mm3)電解參數(shù)a.電壓45～125Vb.電流0.5～6.5Ac.電極間隙0.1～0.75A3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用上述設(shè)備條件，通過(guò)調(diào)節(jié)電解參數(shù)和磨削參數(shù)，進(jìn)行ELID超精密鏡面磨削。

　　采用日本KosakaLaboratoryLtd.公司制造的SE-3H型輪廓儀進(jìn)行表面粗糙度的檢測(cè)，微觀尺寸放大倍數(shù)V=20000～50000，走紙方向放大倍數(shù)H=10，采樣長(zhǎng)度Ro0.25～0.3mm，測(cè)量長(zhǎng)度L=2.5mm。磨后工件達(dá)到Ra6～17nm的鏡面。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。表2硬質(zhì)合金超精密鏡面磨削測(cè)量數(shù)據(jù)硬質(zhì)合金牌號(hào)Ra(µm)YG86YG20C17YT149YT3013GT3512二、硬質(zhì)合金超精密鏡面加工機(jī)理分析ELID精密鏡面磨削中，一方面由于磨粒固著在結(jié)合劑中，對(duì)于單顆粒的固著磨粒而言，在磨削中其有效磨削尺寸只有磨粒尺寸的1/3，磨粒主要以微切削的方式去除材料，所以這種磨削方式下磨粒造成的破碎區(qū)要小得多；另一方面，砂輪表面電解生成的氧化膜具有一定的彈性，始終保持一定的厚度，而且其中容納和承托著一定數(shù)量的因電解而脫落的磨料，使氧化膜成為一種含有微細(xì)磨料具有良好柔性的研磨膜。精磨時(shí)，由于進(jìn)給量很小，氧化膜的厚度遠(yuǎn)大于磨料的出刃高度，使砂輪基體表層磨料在磨削中不與工件直接接觸。

　　砂輪上覆蓋的這層絕緣氧化膜將代替金屬基砂輪參與真正的磨削過(guò)程。當(dāng)電解作用完全抑制時(shí)，氧化膜對(duì)工件進(jìn)行光磨。所以，ELID磨削實(shí)際上是一種磨、研、拋合為一體的復(fù)合式精密鏡面加工技術(shù)，其中磨粒主要是以滑動(dòng)方式去除工件材料的，如圖1所示。圖1ELID超精密鏡面磨削機(jī)理示意圖三、結(jié)論采用ELID磨削技術(shù)加工硬質(zhì)合金，可得到納米級(jí)的高質(zhì)量加工表面，通過(guò)控制磨削參數(shù)和電解參數(shù)等條件，實(shí)現(xiàn)高精度、低成本的精密超精密加工。該方法避免了傳統(tǒng)磨削工藝中砂輪鈍化、堵塞引起的加工表面脆性破壞，能取代傳統(tǒng)的研磨拋光工藝，在硬脆材料的精密超精密加工領(lǐng)域中具有重大實(shí)用價(jià)值。