1.影響磨削裂紋的磨削工藝因素
整體硬質(zhì)合金刀具表面的磨削裂紋主要是由于磨削過程中磨削接觸區(qū)的局部瞬時(shí)溫度過高形成磨削表面層較淺的壓應(yīng)力分布和近表面層過高的拉應(yīng)力值超過材料的破斷強(qiáng)度造成，因此，在磨削加工過程中應(yīng)盡量減小和避免瞬時(shí)高溫的產(chǎn)生，也就減小和避免了殘余拉應(yīng)力的產(chǎn)生。磨削過程中的瞬時(shí)高溫往往會(huì)引起磨削表面層的機(jī)械性能的變化，這種瞬時(shí)高溫可達(dá)1000℃以上，對(duì)刀具表面層造成磨削燒傷。磨削燒傷會(huì)破壞刀具表面層組織，使工件表面的質(zhì)量惡化，嚴(yán)重影響刀具的強(qiáng)度、耐磨性和使用壽命;嚴(yán)重時(shí)還會(huì)產(chǎn)生裂紋。因此，不僅要防止產(chǎn)生磨削裂紋，還必須避免磨削燒傷。在金剛石加工時(shí)，刀具表面局部瞬時(shí)溫度的高低將取決于加工方法、金剛石工具特性和磨削制度。
實(shí)踐證實(shí)：金剛石砂輪的線速度和徑向進(jìn)給量越大、砂輪硬度越高、砂輪粒度越細(xì)、刀具材料導(dǎo)熱系數(shù)越低和砂輪磨損得越厲害，都使磨削溫度升高得越厲害，則越輕易產(chǎn)生磨削裂紋及磨削燒傷。要控制和避免磨削裂紋及磨削燒傷，必須采取兩方面的措施：一是減少磨削熱的產(chǎn)生，二是加速磨削熱的傳出。減少磨削熱的辦法是：適當(dāng)降低金剛石砂輪的線速度，減小徑向進(jìn)給量（粗磨—精磨—拋光分工序進(jìn)行），選取較軟的金剛石砂輪，減少工件和砂輪的接觸面積，根據(jù)磨削要求公道選擇砂輪的粒度，經(jīng)常保持砂輪在鋒利的條件下磨削以及選擇適宜的磨削冷卻液以減小磨粒與工件間摩擦等。加速磨削熱傳出的措施是除了適當(dāng)進(jìn)步工件速度和軸向進(jìn)給量外，主要是采用有效的冷卻方法;為了進(jìn)步冷卻效果，可采用噴霧冷卻、高壓冷卻、內(nèi)冷卻以及運(yùn)動(dòng)粘度較低的冷卻油等。另外，在精磨時(shí)，減少進(jìn)給量和適當(dāng)?shù)墓饽?，可有效減少表層內(nèi)殘余應(yīng)力。
綜上所述，為了進(jìn)步生產(chǎn)率和磨削效率，同時(shí)又要獲得較好的磨削表面質(zhì)量，我們的方法是一開始采用較低的砂輪線速度和較大的徑向進(jìn)給量，zui后幾次進(jìn)給量減小而砂輪線速度進(jìn)步，并進(jìn)行光磨，這樣可進(jìn)步磨削表面質(zhì)量。為了進(jìn)一步進(jìn)步磨削表面質(zhì)量，還可采用噴霧冷卻和高壓冷卻，選擇適宜的切削液，同時(shí)根據(jù)加工對(duì)象公道選擇砂輪和精細(xì)地修整砂輪。磨削參數(shù)的選擇原則是：磨削參數(shù)是在保證磨削溫度較低、磨削表面粗糙度較高的條件下，盡量選取較低的砂輪線速度，較大的徑向進(jìn)給量、軸向進(jìn)給量和工件速度。由于砂輪的線速度和徑向進(jìn)給量對(duì)磨削表面層的質(zhì)量影響zui大，因此，磨削參數(shù)的選擇步驟是：先選較大的工件速度，再選軸向進(jìn)給量，zui后才選砂輪線速度和徑向進(jìn)給量。
2.防止磨削裂紋的磨削工藝改進(jìn)措施
a.選用合適的冷卻液和冷卻方式
b.將國(guó)產(chǎn)冷卻油更換為運(yùn)動(dòng)粘度更低的進(jìn)口冷卻油，并改進(jìn)冷卻方式，使冷卻油始終處于磨削接觸區(qū)冷卻，油溫控制在2315℃以下（空調(diào)風(fēng)冷控制），同時(shí)增加工具磨床油泵壓力，以加強(qiáng)磨削中的冷卻效果。
c.選用合適的金剛石砂輪金屬粘結(jié)劑金剛石砂輪由于導(dǎo)熱性好、磨削力大、磨削效率高，主要用于粗開槽工序（磨溝槽）的粗磨和精磨，該工序也可選用高溫樹脂粘結(jié)劑金剛石砂輪，但磨耗較大;樹脂粘結(jié)劑金剛石砂輪潤(rùn)滑性好，磨削力較小、自礪性好，選用中等、中軟樹脂粘結(jié)劑金剛石砂輪或勤修砂輪，始終保持砂輪處于鋒利狀態(tài)，主要用于開齒工序（前后刀面、端齒槽、偏背往余量等工序總稱）的粗磨和精磨。金剛石砂輪濃度選擇75%～100%，金屬粘結(jié)劑砂輪粒度選擇120～140目，樹脂粘結(jié)劑砂輪（rvd）粒度粗磨選擇80～120目，精磨選擇200～240目較為合適。若全部選用質(zhì)量較好的進(jìn)口砂輪，則刀具的磨削效率和表面粗糙度均高于國(guó)產(chǎn)砂輪。
d.選擇公道的磨削參數(shù)
以在德國(guó)saacke公司的uwie212型數(shù)控工具磨床（15kw）上磨削整體硬質(zhì)合金兩刃螺旋立銑刀為例，粗開槽工序（磨溝槽）金剛石砂輪線速度選擇14～20m/s，機(jī)床軸向進(jìn)給速度選擇50～200mm/min，機(jī)床徑向進(jìn)給量粗磨選擇210～510mm，精磨選擇0.2～0.5mm;開齒工序（前后刀面、端齒槽、偏背往余量等工序總稱）金剛石砂輪線速度選擇14～24m/s，機(jī)床軸向進(jìn)給速度選擇100～400m/min，機(jī)床徑向進(jìn)給量粗磨選擇0.3～1.0mm，精磨選擇0.05～0.1mm。磨前后刀面時(shí)還采用無(wú)進(jìn)給返程光磨進(jìn)步其表面粗糙度。如選用進(jìn)口砂輪，答應(yīng)選擇比國(guó)產(chǎn)砂輪偏高的砂輪線速度和較大的徑向進(jìn)給量。
3.磨削工藝改進(jìn)措施的效果驗(yàn)證
磨削工藝改進(jìn)后的6800余件整體硬質(zhì)合金刀具（其中有近4000件為高速銑刀）采用同一種后乳化型熒光滲透檢測(cè)法進(jìn)行探傷。結(jié)果表明：不僅刀具磨削表面質(zhì)量大為改觀，磨削裂紋率由工藝改進(jìn)前的將近20%逐步降低為工藝改進(jìn)后的15%、10%、6%，直至*改進(jìn)工藝的0.5%以下，刀具表面磨削燒傷情況（發(fā)亮、發(fā)白而不是發(fā)藍(lán)、發(fā)紫、發(fā)褐、發(fā)黃、發(fā)烏、發(fā)暗）以及表面粗糙度情況（rz0.2～0.8μm）也明顯改善;而且磨削效率還有所進(jìn)步，以直徑20mm的兩刃整體硬質(zhì)合金高速銑刀為例，工藝改進(jìn)前完成每件刀具的磨削需要30～40min，工藝改進(jìn)后則只需20～30min，假如都采用質(zhì)量較好的進(jìn)口冷卻油和進(jìn)口金剛石砂輪，*改進(jìn)工藝對(duì)應(yīng)的磨削效率還可進(jìn)步到每件14～20min。
4.結(jié)語(yǔ)
a.整體硬質(zhì)合金刀具產(chǎn)生磨削裂紋的主要原由于磨削工藝和參數(shù)不恰當(dāng)導(dǎo)致磨削接觸區(qū)的局部瞬時(shí)溫度過高引起近表面層過高的拉應(yīng)力值超過材料的破斷強(qiáng)度造成。
b.采用高靈敏度的親水性后乳化熒光滲透探傷法可有效地檢測(cè)整體硬質(zhì)合金刀具的磨削裂紋等表面缺陷;推薦該方法廣泛用于整體硬質(zhì)合金刀具的質(zhì)量保障技術(shù)領(lǐng)域。
c.通過改進(jìn)和優(yōu)化整體硬質(zhì)合金刀具磨削工藝和磨削參數(shù)可有效防止磨削裂紋及磨削燒傷的產(chǎn)生。