对金刚石和CBN磨盘的高效修整
加工技术与机床研究所（IFW）采用各种不同的粘合模对高硬度CBN和金刚石磨盘的各种修整工艺进行了研究。对这些工艺的认知有助于对高硬度磨削工具的修整，降低造型辊轮的磨损，生成针对微型磨削的微轮廓面并提高修整流程的效率。
为了提高效率，人们越来越多地采用由高硬度和耐磨损材料制成的高效部件。对于这些部件的高效加工，市场推出了众多的金刚石和CBN高硬度磨削工具。为了实现较小的误差和确保大量部件达到均匀的质量，磨削工具必须定期接受修整。根据磨盘粘合模的不同，需要采用不同的修整工艺。下面将对形状修整、点破碎、轮廓修整和接触剥离等工艺进行介绍，并将重点介绍磨盘的轮廓重整工艺。
修整流程的继续发展扩大了各种修整工艺的应
用范围，如接触磨蚀性修整，它可以在几百微
米范围对多层金属粘合磨盘的结构进行成形修整
作为磨削工具，CBN和合成树脂或陶瓷粘合的金刚石磨盘均可接受形状修整。修整工具装配有金刚石的旋转造型辊轮，通过径向进给和轴向进刀，同时配以轨迹控制的修整，可以得到所需的轮廓外形。这种外形修整与轮廓修整的特点是灵活性高，接触面小，修整力较小，但在编程方面需要较高的费用。由于在轮廓回转点上采取了修整几何外形补偿的方式，因此轮廓误差极小。此外，还需要有关实时轮廓外形修整方面的信息。由于修整装置存在连续的磨损，因此需要很多的资金才有可能实现。
修整策略影响轮廓精度
我们会根据轮廓精度和磨盘的外形，对修整的结果作出评价。为研制磨盘微型轮廓面而进行的修整研究其结果表明，除了修整参数之外，修整策略（常规式、吸出式或压入式）同样是一个对轮廓精度影响非常大的因素。采用常规修整策略时，成型辊轮按照连续的轴向进给方式，在磨盘上移动（图1）。如果是一种倒V形的断面，则侧面应该采用吸出式成型，另一侧面则采用压入式成型。采取吸出策略时，倒V形轮廓的两个侧面采用吸出成型，成型辊轮不会以连续轴向进给的方式在磨盘上运行。压入式修整策略也是如此，两个侧面采用压入式成型。
可生成的断面的最小顶部外形，直接受到磨盘颗粒度和粘合强度的影响。此外，根据磨盘粘合强度的不同，修整时的轮廓侧面角度对于磨削过程中轮廓的稳定性而言，也是一个决定性的因素。侧面角度大的轮廓，其磨损趋势要小于侧面角度小的轮廓。根据不同的修整，磨盘的外形一方面受到重叠系数Ud的影响，另一方面也受到速率qd的影响。修整时更高的重叠系数和负的速率会导致金刚石层外形发生封闭。修整器的磨损随着速率qd=1偏差的增加而加重。nextpage
点压式修整工艺局限于脆性粘合系统，如陶瓷或脆青铜，尤其是用于带有金刚石或CBN的高硬度磨盘（图2）。作为修整工具，采用了带有不同金刚石材料的成型辊轮，修整的质量系数（即成型辊轮与磨削下来的磨盘料量之间的比例）取决于辊轮圆周上的金刚石含量和材质。带有CVD涂层、金刚石含量为100%的成型辊轮可以达到最大的质量系数。这种修整工艺的一个主要特征就是磨盘圆周速度的同步化和qd=1的速率。这就意味着在磨盘和辊轮之间的接触点上没有相对运动速度，从而达到降低成型辊轮磨损的目的。对qd=1速率的略微偏差，可导致质量系数急剧下降。如果速率qd=1偏差为±4%，则质量系数依据成型辊轮的金刚石化程度的不同，最多可降低60%。
点压作业损坏脆性粘连键
在采用点压工艺时，通过由成型辊轮与磨盘衬垫之间的正常接触力对磨蚀颗粒之间脆性粘连键的破坏，实现对磨盘材料的磨削。基于对机械载荷下磨盘衬垫应力分布的模拟，磨盘衬垫较深层处的粘连键也受到较大的载荷，为此研究人员开发出了一种描述点压作业对磨盘衬垫影响的特征无损伤方法。采用这种方法时，以金刚石尖压入衬垫几个微米，同时显示出力的大小。对正常压入力和磨盘在磨削过程中开始磨损之间的关系的研究结果表明，两者之间为线性关系。压入力较小，则磨盘的开始磨损较大，衬垫的受影响程度较大。由此可以得出简单判定磨盘衬垫状态特征的方法，通过这种修整工艺流程，生成有利于接受冷却润滑剂和适合于排屑空间的明显的磨盘衬垫表面特征。由此可以避免工件的热载荷受损，如磨削起燃。
在轨迹控制的成型辊轮修整过程之后，可以用外形轮廓辊对磨盘的修整状况进行观察。这种工艺主要用于陶瓷和合成树脂的粘接。此时，旋转的辊轮径向靠近同样旋转的磨盘，辊轮的外形轮廓即印记在磨盘上。针对大批量加工复杂轮廓面工件时的磨削工具的准备工作，很适合采用这种工艺。这种修整工艺的最重要的调节参数是速率qd、磨盘旋转一周的径向进给量frd和碾压转速（磨光）。
针对微型轮廓的生成，IFW开发出了一种飘移动力修整策略（图3a）。为了在磨盘上生成轮廓尖半径20μm的尖形轮廓，必须在修整辊轮外形上加工小于20μm的凹形半径。此种措施在加工技术上的要求很高。此外，在修整装置的外形磨损达到最小时，所需的尖状外形就无法生成。为了避免这种问题，我们采用了新式的修整策略。在磨盘上首先通过切槽只构造出所需外形的一个边缘（图3b）。通过以轴向错位Δz的方式继续切槽，生成第二个外形边缘，实现磨削工具上的外形尖顶（图3c）。由此只需两个切槽动作，即可在整个磨盘宽度上制成多个尖部外形。这种方法已经被成功运用于陶瓷粘合的CBN磨盘上。这种方法的另一个优点是只有成型辊轮的用于生成外形尖顶的边缘区域受到载荷力。这就意味着修整辊轮的形状稳定性较高，因此修整作业的稳定性也就较高。
另一种轨迹控制的修整方法是接触电火花修整。这种工艺局限于导电粘合（如烧结青铜），它是电化学修整的一种选项（ECD）。修整过程所需的元件可以安装在机床内，因此可以直接在磨削轴上对磨盘进行修整，而无需拆卸磨盘。通过加热的方式对粘合材料进行磨削，所需的电能由电路生成。对此，电路中的一个电极通过触点与磨盘和金属连接。第二个电极为石墨电极或铜质电极，它在修整过程中被磨盘切削（图4）。
磨盘粘合去除
通过非导电的磨削颗粒物，在电极表面和金属接合处之间产生一个相当于颗粒超出量的间隙。磨盘上接合处的磨削过程主要可以分为四个步骤。首先，自生成的切屑在电极与磨盘接合处之间的间隙上构成电场增高。随着切削长度的增长，电场增高程度加强，同时切削尖部与金属接合处之间的间距缩短。一旦达到足够的场强度，间隙则通过放电被消除。放电时，切屑被蒸发，接合处产生局部熔化。在流经间隙的冷却剂和旋转着的磨盘的离心力的作用下，熔化了的接合材料被排走。
在所设置的空载电压Ud的共同作用下，接触电蚀修整可用于磨锐和造型等作业。修整电蚀率会受到流程参数如空载电压、断路电流和电极推移速度等因素的影响。在达到极限值时，电蚀率随流程参数的增大而上升。在造型时，外形轮廓通过轨迹控制生成，并不会因电极形状在磨盘上投影。研究结果表明，电极行程与生成的外形轮廓之间呈现一种线性关系。
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