單晶金剛石刀（dāo）具刃磨的工藝原理和發展趨勢-朗賽德刀具
單晶金剛石刀具加工精度高、使用壽（shòu）命長，在超精密切削加工中應用廣泛（fàn）。近年來，采（cǎi）用金剛石刀具加工的產品(如隱形眼鏡片、菲涅爾透鏡、複印機的感光磁鼓等（děng）)越來越多地進入到普通家庭和工作場所。金剛石刀具的廣泛應用對刀具刃磨技術提出（chū）了更高的要求。單晶金剛石刀具刃磨的工藝方法很多，如機（jī）械（xiè）刃（rèn）磨法、離子束濺蝕（shí）法、聚焦（jiāo）離子束濺蝕、飛秒激光刻蝕等。
機械刃磨法是目前采用最多的刃磨（mó）方（fāng）法，具有工藝簡單、成本低、加工效率高等優點。但是（shì）由於單晶（jīng）金剛石的硬度和耐磨（mó）性（xìng）極高，使得單晶金剛石刀（dāo）具（jù）的刃磨比較困難。
與日本、美國等發達國家相比，我國在金剛石刀具機械刃磨工藝、刃磨機床等方麵還（hái）存在較大差距。因此，深入研究金剛石刀具刃磨技術，對（duì）製造（zào）高質量、低成本的金剛石刀具具有重要意（yì）義（yì）。
一、單晶金剛石刀具機械刃磨技術
1、機械刃磨工藝原理及機理
機械刃磨法是傳統的金剛石刀具（jù）刃磨方（fāng）法，其（qí）本質是金（jīn）剛（gāng）石與金剛石的對（duì）研。一般是在直徑300-400mm的鑄鐵研磨盤的表麵塗覆一層含細微金剛石微粒的研磨膏，靜置（zhì）一段（duàn）時間後進（jìn）行初步預研，使（shǐ）金剛石微粒嵌入到研（yán）磨盤表麵的微小孔隙中，然後（hòu）以合適的速度、壓力等對金剛石刀具進行刃磨或直接（jiē）利用金剛石砂輪對刀具進行刃（rèn）磨。
2、刃磨參數
在（zài）精密、超精（jīng）密（mì）切削加工中，目前使（shǐ）用最廣泛的是圓弧刃金剛石刀（dāo）具。合理選擇刃磨參數（shù）對於控製刀具的刀尖圓（yuán）弧輪廓度、刃口鋒利度以及（jí）刀具表麵粗糙度具有重要意義。
①磨料粒度
磨料（liào）粒度指金剛石微粉(刃磨（mó）膏的主要成分)粒度（dù）或金（jīn）剛石砂輪粒度。磨料（liào）粒度對刀具刃磨質量的影響（xiǎng）符合磨削理論，即（jí）磨料粒度越細，磨削力越小（xiǎo），產生的磨削熱越少，越不容易產生崩刃（rèn），磨削率也越（yuè）低，同時能獲得更鋒利的切（qiē）削刃。
②刃磨（mó）線速率
刃磨線速率對金剛石刀具刃磨（mó）效率和刃磨質量具有重要影響。較大的刃磨線（xiàn）速（sù）率能帶來較高的刃磨效率，但也加大了金剛石磨粒對刃口的撞擊程度。同（tóng）時因主軸轉速增（zēng）加，主（zhǔ）軸的回轉精度（dù）降低，必然（rán）加大研磨盤的端麵跳（tiào）動，進而（ér）降低（dī）金剛石刀具與刃磨盤之間的接觸精度（dù），使切削刃鈍圓半徑增大，刀具質量下降。
③刃磨壓力
刃磨壓力越大，金剛石（shí）微粒（lì）與金剛石刀具之間的相互作用力（lì）越大，刃磨效率越高（gāo）。壓力過大會產生崩刃（rèn）現象，降低金剛石刀具的表麵質量會加劇研磨盤的磨損；壓力過（guò）小會引起刀具與研（yán）磨盤表麵接觸不充分，影響刀具與研（yán）磨盤表麵的接觸精度，導致刃磨（mó）質量降低。
3、刃（rèn）磨機床振動
影響（xiǎng）單晶金剛石刀（dāo）具刃磨質量和刃磨效率的因素較多，如刃磨機床振動、研磨盤表（biǎo）麵質量、主軸動平衡精度、刃磨軌跡等。其中，刃（rèn）磨機床振動是影響金剛石刀具刃磨質量的主要因（yīn）素之一。
在金剛石刀具的機械刃磨過程中，刃磨機床（chuáng）本身及其刀具裝夾係統（tǒng）的（de）振（zhèn）動幹擾會降低金剛石刀具與研磨盤間的接（jiē）觸精度，影響金剛石刀具的刃磨精（jīng）度與表麵質量。尤其在精密刃磨時，振（zhèn）動幹擾會（huì）直接影響刀（dāo）具鋒利度和刀具表麵粗糙度。通過檢測（cè）刃磨機床隔振前和隔振後的（de）金剛石刀具刃（rèn）磨質量發現，降低機床（chuáng）固有頻率和振動幅值，提高金剛石刀具和刃磨盤之間的接觸精度，可明（míng）顯改善金剛石刀具的質量。刃磨機床和刀架結構的振動幹（gàn）擾會影響刀具的鋒銳度和表（biǎo）麵（miàn）粗糙度，通過改進刀架結構使刀（dāo）具刃磨質量得到（dào）顯著提高。
二、單晶金剛石刀具機械（xiè）刃磨技術發展趨勢
1、進一步（bù）探索刃磨（mó）機理
從金剛石刀具（jù）刃磨技術的發展曆程來看，刃磨機理一直是研究的熱點，先後出現的（de）多種（zhǒng）刃磨理論（lùn）主（zhǔ）要（yào）由國外研究人員提出。到目前為止，提出的各種刃磨理論（lùn）主要是從刃磨實驗（yàn）的觀測（cè）結果和現象推測得到的，很（hěn）少有學者從（cóng）金剛石（shí）晶（jīng）體（tǐ）學（xué）的（de）微觀角度去研究刃磨機理。從晶體學（xué）的微觀角度來看，化（huà）學鍵的鍵強決定材（cái）料的強度與硬度，也（yě）必然與金剛石晶體表層材料去除有著密不可分的關係（xì）。因此，今後（hòu）需（xū）要進一步（bù）從晶體學微觀角度（dù）出發，綜合考慮影響金剛石晶體材料去除的各個因素，包括刃磨參數、刃磨過程中金剛石發生（shēng）的相變和化學反應等，並結合金（jīn）剛石晶體的共價鍵結構和鍵強，從原子量級揭示金剛石晶體在刃磨過程中晶體易磨方向和難磨（mó）方向（xiàng）的材料去除理論，完善刃磨機理。
2、創新刃磨工藝
單晶金剛石刀具的刃磨質量（liàng）和刃磨效率與刃磨工藝方法密切相關。雖然目前有（yǒu）多種加工（gōng）方法，但由（yóu）於單晶金（jīn）剛石有極高（gāo）的硬度，采（cǎi）用（yòng）單一刃磨工藝方法不能很好地實現高效、經濟、高精度的加工。為兼顧各種加工方法的優點，可以通過不同工藝方法的結合，創新金剛石刀具的刃磨（mó）技（jì）術。
3、提高刃磨機床性能
近年來，我國在金剛石刃磨機床的研發（fā）中做了大量工作，並自主研發了多台不同型號的刃磨機床。但是這些刃磨機床在抗振性、工作（zuò）可（kě）靠性（xìng）以（yǐ）及主軸回（huí）轉精度水平上與國外（wài）技術頂尖的（de）刃磨機床還存在差距，在一定（dìng）程度上阻礙了金剛（gāng）石刀具刃（rèn）磨質量的（de）提高。目前，從提高刃磨機床主軸（zhóu）回轉精（jīng）度方麵看，各研究機構在刃磨機（jī）床的設計製造過程中（zhōng）均采用靜壓軸承主軸(包括（kuò）氣體靜壓軸（zhóu）承和液（yè）體靜壓軸承)，不僅（jǐn）極大提高（gāo）主軸回轉精度，而且為研磨盤的端麵跳動達到（dào）亞微米創造了條（tiáo）件（jiàn）；從降低刃磨機床振動（dòng）和機床變（biàn）形方麵（miàn）看，通（tōng）過不斷優化擺軸（zhóu）部件、刀夾部件（jiàn）等結構，同時采用高剛度、高（gāo）抗（kàng）振性、低（dī）熱膨脹（zhàng）係數的優質大理石作（zuò）為刃磨工作平台，大幅（fú）提高了刃磨（mó）機床的抗振性（xìng）能和整體抗變形能力。
4、研發刃磨輔助（zhù）裝置
由於對金剛（gāng）石刀具需求量的增加，各（gè）國都在研發（fā）刃磨機床的輔助裝（zhuāng）置，以（yǐ）實現刀具的自動化刃磨。目前，國外已研發出多台不同型號的數控刃磨機床，配備有監測設備，實（shí）時監測刀具（jù）的磨削情況（kuàng）和刃磨機床精度狀況，並（bìng）將監測結果反饋給（gěi）用戶以調整刃磨參數，初（chū）步（bù）實（shí）現（xiàn）金剛石刀具（jù）的半自動和全自動（dòng）加工。國內建立了（le）基於（yú）在線圖像（xiàng）處理的圓弧刃金剛石刀具研磨係統，該（gāi）輔助係統可對CCD攝像頭監（jiān）測到的圖像進行數據處（chù）理，並將結果作為反饋信號用於調節研磨機（jī）運（yùn）動，最後得到（dào）刃口輪廓精度為±0.5μm、刃口半徑為0.5mm的單晶（jīng）金剛石刀具。此外，在金剛石刀具刃磨前需要對刀，但是目前缺少（shǎo）高精度的對刀裝置，通過調整微調機構來實現刀具定位不僅費時費力，而且難以保證對刀精度。因此，要加大刀具幾何參數在（zài）線監測設備、對刀（dāo）裝置等一些刀具刃（rèn）磨（mó）輔助裝置的研發力度，使金剛石刀具的刃磨（mó）向實現數控化（huà）、自動化（huà）的（de）方向（xiàng）發展，逐漸擺脫目前刃磨調（diào）刀隻能依賴工人技術水平的局麵。
合（hé）理選擇刀具（jù）的（de）刃磨麵、刃磨方向、刃磨參數以及降低刃磨機床振動能有效提高單（dān）晶金剛石刀具的機械刃磨質量和刃磨效率。隨著對刃磨機理（lǐ）、刃磨參數的深入研（yán）究，刃磨工藝的創（chuàng）新以及刃磨機床精（jīng）度的提高和刃磨輔助裝置的研（yán）發，金剛石刀具將向高質量、低成本的方向進一步發展。
東莞市朗賽德五（wǔ）金工具有限公司，是一家集研發、生產、銷售為一體（tǐ）的鑽石刀具廠家，公司擁有專業（yè）的技術團隊、強（qiáng）大生產團隊以及一流的售（shòu）後服務，成立多年，收到國內（nèi）外廣大客戶的一致好評。朗賽德（dé）刀具，你值得信賴的夥伴。
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