在采用CBN金剛石砂輪進(jìn)行磨削作業(yè)時(shí)，除了砂輪使用壽命非常重要之外，對(duì)砂輪質(zhì)量因素的認(rèn)識(shí)也是至關(guān)重要的，以便達(dá)到對(duì)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(duì)磨削流程進(jìn)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(duì)所使用的砂輪的配置提出具體的要求。這時(shí)往往會(huì)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(píng)價(jià)，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(shí)間點(diǎn)上對(duì)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(píng)定。這也是確保穩(wěn)定的加工質(zhì)量的一個(gè)前提條件。

　　在電鍍粘合時(shí)，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(jī)特征，它會(huì)影響到所檢測的質(zhì)量特征。為了對(duì)砂輪襯層進(jìn)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(dòng)態(tài)數(shù)和刀刃動(dòng)態(tài)間距等數(shù)據(jù)用于對(duì)刀具表面的評(píng)價(jià)上。后兩種參數(shù)已經(jīng)包含了工藝的動(dòng)態(tài)性，采用當(dāng)今先進(jìn)的測量技術(shù)，測量費(fèi)用會(huì)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(duì)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(qiáng)，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(dá)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(píng)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(gè)數(shù)值時(shí)的百分比。這個(gè)參數(shù)對(duì)于砂輪使用狀況與具體加工任務(wù)之間關(guān)系的評(píng)判來說是非常重要的。在研究項(xiàng)目框架內(nèi)，通過FGWRemscheide.V.與GFESchmalkaldene.V.這兩家公司的合作和一個(gè)協(xié)作委員會(huì)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(jìn)行相關(guān)性研究。

　　第一步是在結(jié)合使用立體和同焦顯微鏡的條件下，對(duì)圖像處理方法和圖像攝影策略以及試驗(yàn)臺(tái)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和加工進(jìn)行開發(fā)，以便自動(dòng)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(duì)這種檢測特征進(jìn)行無接觸的測定。試驗(yàn)在一個(gè)新式的試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行(圖3)。采用這個(gè)試驗(yàn)臺(tái)，可以通過立體顯微和工作間距的變動(dòng)，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(duì)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(duì)砂輪加工結(jié)果進(jìn)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(shí)際的磨損狀態(tài)，并進(jìn)行一系列的磨削試驗(yàn)。然后通過對(duì)刀具和工件特性進(jìn)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(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。通過這種重復(fù)性的過程，可以驗(yàn)證所測得的材料承重比例和真實(shí)的砂輪加工結(jié)果之間的關(guān)聯(lián)性，也可借助于儀器實(shí)現(xiàn)圖像收集方法的功能和可使用性。

　　最終在該研究項(xiàng)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(xiàng)工作的儀器基礎(chǔ)是實(shí)現(xiàn)了一種立體顯微和共焦顯微技術(shù)相結(jié)合的試驗(yàn)場所。

　　這種方法的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢對(duì)于企業(yè)來說，是在于對(duì)表面狀態(tài)做出快速的特征化描述。通過試驗(yàn)臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具的材料比例曲線進(jìn)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(shí)有助于用戶繼續(xù)開發(fā)自己的產(chǎn)品。