快速測定CBN砂輪質量

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

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相比，磨削工藝的長處在于其對硬質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。

整體觀察磨削流程

由于加工工藝越來越復雜，因此必須對磨削流程進行整體觀察。這就意味著，要依據各種不同的應用場合，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（即刀盤的作用區域）問題。為了能夠對相關表面做具體特征化描述和評價，必須采用現代化的測量技術和方法。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果和質量水平做出客觀的評定。這也是確保穩定的加工質量的一個前提條件。

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，也把刀刃靜態數、刀刃動態數和刀刃動態間距等數據用于對刀具表面的評價上。后兩種參數已經包含了工藝的動態性，采用當今先進的測量技術，測量費用會比較高一些。

材料承重比例是重要的檢測特征

砂輪質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值上反映出砂輪表面在3D剖面上低于這個數值時的百分比。這個參數對于砂輪使用狀況與具體加工任務之間關系的評判來說是非常重要的。在研究項目框架內，通過FGW Remscheid e.V.與GFE Schmalkalden e.V.這兩家公司的合作和一個協作委員會的參與，研發出了一種無接觸的測量技術方案，用于測定材料承重比例。為了使該測量技術方案發揮效力，我們在電鍍砂輪所獲得的測量結果和加工結果之間進行相關性研究。

第一步是在結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劃、設計和加工進行開發，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，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，在顯微范圍內生成3D圖像數據。所生成的數據構成了開發測定材料承重比例所需的對數法的基礎。

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果進行相關性研究。為此目的，采用可復制的參數組來生成符合實際的磨損狀態，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，在新型光電子結構的基礎上，采用新研發的圖像處理技術的成果實現補償。通過這種重復性的過程，可以驗證所測得的材料承重比例和真實的砂輪加工結果之間的關聯性，也可借助于儀器實現圖像收集方法的功能和可使用性。

最終在該研究項目內開發出了一種測定電鍍砂輪材料承重比例的無接觸的技術工藝。這項工作的儀器基礎是實現了一種立體顯微和共焦顯微技術相結合的試驗場所。

這種方法的經濟優勢對于企業來說，是在于對表面狀態做出快速的特征化描述。通過試驗臺，可以實現對刀具的材料比例曲線進行快捷、簡單、可重復性和可記錄性的測定。所獲得的認識有助于用戶繼續開發自己的產品。(end)