金剛石砂輪磨削性能的檢測(cè)方法①

華淑杰，梁 杰，徐涌宏，許延芝

（鄭州大華機(jī)電技術(shù)有限公司，鄭州 450001）

1 前言

金剛石砂輪已越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于磨削硬質(zhì)合金、磁性材料等物質(zhì)。金剛石砂輪出廠前的檢查項(xiàng)目通常有這樣幾項(xiàng)：⑴基本尺寸；⑵形位公差；⑶外觀缺陷；⑷硬度；⑸靜平衡；⑹動(dòng)平衡。

人們常常認(rèn)為硬度、靜平衡、動(dòng)平衡這幾項(xiàng)檢查直接決定了磨具的安全性及使用性能等內(nèi)在性能，因此這三項(xiàng)被作為砂輪出廠前的必檢項(xiàng)目。然而，對(duì)于用戶最關(guān)心的技術(shù)指標(biāo)，大多數(shù)廠商都忽視了——鋒利度和耐磨性——砂輪的磨削性能的檢查，這種情況的出現(xiàn)主要是因?yàn)闆](méi)有合適的檢測(cè)手段。因此，設(shè)計(jì)并制造一種專門(mén)檢測(cè)金剛石砂輪磨削性能的檢測(cè)設(shè)備就成為一種迫切的需求。

我們通過(guò)與砂輪生產(chǎn)商密切合作，深入研究了砂輪的制造工藝、現(xiàn)場(chǎng)使用狀況等，提出了檢測(cè)砂輪磨削性能的方法，并且成功研制了檢測(cè)砂輪磨削性能的設(shè)備——DHM－3型金剛石砂輪磨削性能試驗(yàn)機(jī)，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)砂輪磨削性能的檢測(cè)，使砂輪制造商在產(chǎn)品出廠前就能比較真實(shí)地了解砂輪的現(xiàn)場(chǎng)使用情況。

2 檢測(cè)設(shè)備工作原理

以生產(chǎn)中最常使用的用于磨削硬質(zhì)合金的金剛石砂輪為例來(lái)說(shuō)明DHM－3的工作原理。

我們要求金剛石砂輪制造商將砂輪制成外徑60～120mm、環(huán)寬3～10mm、內(nèi)孔20mm、厚度10～20mm的平行砂輪標(biāo)準(zhǔn)試樣，安裝在DHM－3的高速主軸上，再將砂輪的磨削對(duì)象——硬質(zhì)合金試塊安裝在DHM－3的一個(gè)專用試塊支架上，通過(guò)一定的控制方法使得砂輪與硬質(zhì)合金試塊保持恒力接觸狀態(tài)。其中，硬質(zhì)合金試塊為一個(gè)長(zhǎng)方體形狀，尺寸范圍是：長(zhǎng)60～120mm，寬10～20mm，厚10～20mm。如圖1所示：

圖1 工作原理示意圖Fig.1 The schematic diagram of working principle

DHM－3可以實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）設(shè)定試塊的消耗量：即磨削前與磨削后的試塊長(zhǎng)度；

（2）設(shè)定砂輪的線速度（15～25轉(zhuǎn)／分），工作過(guò)程中砂輪線速度將保持設(shè)定值不變；

（3）設(shè)定被磨削對(duì)象（硬質(zhì)合金試塊）左右方向的擺頻（0～45次／分）；工作過(guò)程中擺頻保持設(shè)定值不變；

（4）設(shè)定運(yùn)行時(shí)間，即：砂輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)到停止轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間。

3 檢測(cè)方法

通過(guò)DHM－3，有以下兩種方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)砂輪磨削性能的檢測(cè)：

3.1 檢測(cè)磨耗比

通過(guò)試塊的消耗量和砂輪的消耗量，計(jì)算出二者的磨耗比，來(lái)反映砂輪的磨削性能。步驟是：

（1）首先分別稱取砂輪和試塊的重量G1、G2，然后分別將砂輪和試塊安裝在DHM－3上。

（2）設(shè)定試塊的消耗量，磨削前為L(zhǎng)1，磨削后為L(zhǎng)2。

（3）設(shè)定砂輪的線速度、試塊的擺頻。

當(dāng)上述數(shù)據(jù)通過(guò)觸摸屏設(shè)定好后，開(kāi)啟設(shè)備運(yùn)行；當(dāng)試塊被磨削至設(shè)定的最小值L2時(shí)，DHM－3自動(dòng)停止運(yùn)行，并記錄下來(lái)整個(gè)過(guò)程的運(yùn)行時(shí)間。

此時(shí)，將砂輪和試塊分別取下，再分別稱取其重量：G1’、G2’，計(jì)算出磨耗比：

通過(guò)磨耗比值即可反映出砂輪的磨削性能。即：磨耗比越小，說(shuō)明砂輪越耐磨。運(yùn)行時(shí)間主要反映砂輪的鋒利度，即：運(yùn)行時(shí)間越短，說(shuō)明砂輪越鋒利。

3.2 通過(guò)運(yùn)行時(shí)間來(lái)反映砂輪的磨削性能

通過(guò)試驗(yàn)研究，我們發(fā)現(xiàn)這種方法更適合檢測(cè)陶瓷金剛石砂輪和陶瓷cBN砂輪的磨削性能，因?yàn)檫@兩種砂輪比樹(shù)脂金剛石砂輪用于磨削硬質(zhì)合金時(shí)要耐磨得多，我們可以忽略砂輪的消耗。具體操作方法如下：

（1）先記錄試塊磨削前的長(zhǎng)度值L1。

（2）定砂輪的線速度、試塊的擺頻。

（3）設(shè)定DHM－3的運(yùn)行時(shí)間。

當(dāng)上述數(shù)據(jù)通過(guò)觸摸屏設(shè)定好后，開(kāi)啟設(shè)備運(yùn)行。運(yùn)行到設(shè)定時(shí)間時(shí)，DHM－3自動(dòng)停止。此時(shí)再量取試塊磨削后的長(zhǎng)度值L2。計(jì)算出試塊的磨除量ΔL：

磨削時(shí)間一定時(shí)，ΔL越大，說(shuō)明砂輪越耐磨、越鋒利。

DHM－3的工作過(guò)程基本仿真了砂輪的現(xiàn)場(chǎng)工作過(guò)程。

試驗(yàn)證明，只要我們選取品質(zhì)一致、尺寸合適的硬質(zhì)合金試塊作為標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)試塊，通過(guò)DHM－3就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)砂輪磨削性能的檢測(cè)，使得砂輪制造商在其產(chǎn)品出廠前就可以真實(shí)了解砂輪的磨削性能。

對(duì)于個(gè)別砂輪用戶，需要選購(gòu)很貴重的、特殊規(guī)格的大砂輪時(shí)，砂輪供貨商可以要求用戶提供被磨削件作為標(biāo)準(zhǔn)試樣，先制作砂輪小樣進(jìn)行檢測(cè)，并將磨削性能指標(biāo)提供給用戶，當(dāng)可以滿足用戶使用要求時(shí)再為用戶制作合適規(guī)格的大砂輪，這樣可以使砂輪制造商減少試驗(yàn)成本。

4 檢測(cè)數(shù)據(jù)處理

圖2所示為DHM－3的檢測(cè)記錄觸摸屏操作界面。通過(guò)參數(shù)設(shè)定界面，可以很方便地將需要的工作參數(shù)錄入；通過(guò)狀態(tài)監(jiān)視界面，可以實(shí)時(shí)地觀測(cè)、查詢檢測(cè)數(shù)據(jù)。

圖2 測(cè)試操作界面Fig.2 The operation interface for testing

5 結(jié)論

通過(guò)我們的實(shí)驗(yàn)研究及一些用戶的現(xiàn)場(chǎng)使用，說(shuō)明了本文提出的“金剛石砂輪磨削性能實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方法”是一種切實(shí)可行的、比較科學(xué)的檢測(cè)方法，并且為金剛石砂輪工藝配方研究者和生產(chǎn)商提供了一種可靠的檢測(cè)設(shè)備，破解了長(zhǎng)期困擾砂輪配方工藝研究者的——砂輪的耐磨性和鋒利度無(wú)法量化測(cè)定的難題。