快速測定CBN砂輪的質(zhì)量

在采用CBN金剛石砂輪進行磨削作業(yè)時，除了砂輪使用壽命非常重要之外，對砂輪質(zhì)量因素的認(rèn)識也是至關(guān)重要的，以便達到對磨削流程和加工精度的高要求。

整體觀察磨削流程

由于加工工藝越來越復(fù)雜，因此必須對磨削流程進行整體觀察。這就意味著，要依據(jù)各種不同的應(yīng)用場合，對所使用的砂輪的配置提出具體的要求。這時往往會涉及表面形狀（即刀盤的作用區(qū)域）問題。為了能夠?qū)ο嚓P(guān)表面做具體特征化描述和評價，必須采用現(xiàn)代化的測量技術(shù)和方法。這樣即可在任意時間點上對帶有顆粒物的刀具工藝流程的結(jié)果和質(zhì)量水平做出客觀的評定。這也是確保穩(wěn)定的加工質(zhì)量的一個前提條件。

在電鍍粘合時，砂輪顆粒通過電解液和鎳或鉻的沉淀，著床到導(dǎo)電盤上（圖1）。這種加工工藝具有隨機特征，它會影響到所檢測的質(zhì)量特征。為了對砂輪襯層進行特征化描述，采用了大量的各種不同的檢測特征。通過檢測得到的重要特征有粘合硬度、顆粒大小和顆粒密度。此外，也把刀刃靜態(tài)數(shù)、刀刃動態(tài)數(shù)和刀刃動態(tài)間距等數(shù)據(jù)用于對刀具表面的評價上。后兩種參數(shù)已經(jīng)包含了工藝的動態(tài)性，采用當(dāng)今高級的測量技術(shù)，測量費用會比較高一些。

磨削加工工藝在刀具和部件加工中一直扮演著非常重要的角色。與其他類型的切削技術(shù)相比，磨削工藝的長處在于其對硬質(zhì)材料的良好的可加工性、較高的形位公差精度（IT5~6）和磨削表面的較小的波紋和粗糙度（Rz=1~3μm）。

由于電鍍砂輪的基本外形可塑性極強，便于切削，因此這種工藝特別適合于要求較高的加工場合。砂輪電鍍層的特征在于，一方面需要通過高品質(zhì)磨削顆粒物達到磨損極限范圍要求，另一方面又需留出可以排放切屑的空間。

材料承重比例是重要的檢測特征

砂輪質(zhì)量評判的另一重要的檢測特征便是材料承重比例和材料比例曲線（Abbott曲線），如圖2所示。材料承重比例在一定數(shù)值上反映出砂輪表面在3D剖面上低于這個數(shù)值時的百分比。這個參數(shù)對于砂輪使用狀況與具體加工任務(wù)之間關(guān)系的評判來說是非常重要的。在研究項目框架內(nèi)，通過FGW Remscheid e.V.與GFE Schmalkalden e.V.這兩家公司的合作和一個協(xié)作委員會的參與，研發(fā)出了一種無接觸的測量技術(shù)方案，用于測定材料承重比例。為了使該測量技術(shù)方案發(fā)揮效力，我們在電鍍砂輪所獲得的測量結(jié)果和加工結(jié)果之間進行相關(guān)性研究。

首先步是在結(jié)合使用立體和同焦顯微鏡的條件下，對圖像處理方法和圖像攝影策略以及試驗臺規(guī)劃、設(shè)計和加工進行開發(fā)，以便自動和客觀地測定砂輪上的材料承重比例。鑒于材料承重比例的定義，首先借助于一種3D光電測定技術(shù)，對這種檢測特征進行無接觸的測定。試驗在一個新式的試驗臺上進行（圖3）。采用這個試驗臺，可以通過立體顯微和工作間距的變動，在顯微范圍內(nèi)生成3D圖像數(shù)據(jù)。所生成的數(shù)據(jù)構(gòu)成了開發(fā)測定材料承重比例所需的對數(shù)法的基礎(chǔ)。

采用無接觸工作法測定電鍍砂輪的承重比例

第二步便是對砂輪加工結(jié)果進行相關(guān)性研究。為此目的，采用可復(fù)制的參數(shù)組來生成符合實際的磨損狀態(tài)，并進行一系列的磨削試驗。然后通過對刀具和工件特性進行的電子光柵和顯微照相測，在新型光電子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用新研發(fā)的圖像處理技術(shù)的成果實現(xiàn)補償。通過這種重復(fù)性的過程，可以驗證所測得的材料承重比例和真實的砂輪加工結(jié)果之間的關(guān)聯(lián)性，也可借助于儀器實現(xiàn)圖像收集方法的功能和可使用性。

較終在該研究項目內(nèi)開發(fā)出了一種測定電鍍砂輪材料承重比例的無接觸的技術(shù)工藝。這項工作的儀器基礎(chǔ)是實現(xiàn)了一種立體顯微和共焦顯微技術(shù)相結(jié)合的試驗場所。

這種方法的經(jīng)濟優(yōu)勢對于企業(yè)來說，是在于對表面狀態(tài)做出快速的特征化描述。通過試驗臺，可以實現(xiàn)對刀具的材料比例曲線進行快捷、簡單、可重復(fù)性和可記錄性的測定。所獲得的認(rèn)識有助于用戶繼續(xù)開發(fā)自己的產(chǎn)品