單晶金剛石刀具的在石材研磨工藝當中的應用

　　刃磨角對研磨質量的影響

　　刃磨角q是研磨的線速度方向與刀刃的夾角。當q>0°時，研磨方向從刀體指向刀刃，稱為順磨；當q<0°時，研磨方向從刀刃指向刀體，稱為逆磨。圖2所示為刀刃鋸齒度與刃磨角的關系。由于金剛石的抗拉強度極高，順磨時，刀刃承受拉應力，因此磨后鋸齒度較小；逆磨時，刀刃承受壓應力，因此磨后鋸齒度較大。從圖2可看出，當q大于且接近于0°時刀刃可獲得最小的鋸齒度，此時刃口處的應力方向與刀刃基本平行,而刀刃在此方向上有最高的抗拉應力強度。平行于刀刃研磨的另一個好處是刀面的磨痕也與刀刃平行，在切削加工中不會復映到已加工表面，有助于提高切削加工質量。

　　盤面端跳和機床振動對研磨質量的影響

　　研磨盤面的端跳和機床的振動會引起研磨時盤面對刀刃的沖擊，從而破壞刀刃的平直性，其中尤以盤面端跳的影響更為直接，這是因為由端跳引起的沖擊方向垂直于盤面。圖3和圖4分別為刀刃鋸齒度與盤面端跳和機床振動的關系。從圖中可見，盤面端跳和機床振動對刀刃鋸齒度的影響都分別存在一個臨界值，當小于臨界值時，刀刃鋸齒度趨向于零；而當大于臨界值時，刀刃鋸齒度急劇上升。

　　為了減小盤面端跳，在用油石研磨盤面時，應同時檢測盤面的端跳情況，并盡可能通過研磨消除端跳。然后還需進行研磨盤的在線動平衡，以減小運轉時因機構不平衡而產生的振動。

　　端跳和振動還與研磨機的精度及減振性能有關。傳統的木制頂尖研磨機因頂尖與轉軸之間需要墊以纖維襯墊，同時由于木材剛性的限制，會導致研磨盤在高速旋轉時產生0.05～0.1mm的動態跳動；此外，木材和纖維物質的耐熱性差，在高速滑動條件下很容易磨損而使轉軸與頂尖之間產生間隙，因此需要經常調整間隙、更換襯墊或木制頂尖。由于使用此類設備時不穩定因素較多，只有在設備狀態最佳的某些不長的時間段內才能研磨出基本合格的天然金剛石刀具，即使是技術熟練的操作人員，也只能達到30%～50%的加工合格率。

　　靜壓空氣軸承的精度高于0.5µm，旋轉平穩，且承托主軸的高壓空氣具有較強的吸振能力。所以采用靜壓空氣軸承的研磨機即使研磨刀刃楔角只有45°的金剛石刀具，也能獲得完美無缺的刀刃。對于一般的民用金剛石刀具，基本上可以達到100%的加工合格率。

　　偏向角對研磨質量的影響

　　偏向角w是在金剛石的被研磨面上實際研磨方向與最好磨方向之間的夾角。對于(1 1 0)面，當在最好磨方向(w=0°)研磨時，金剛石表面非常光潔，且表面有較大起伏，這是因為在最好磨方向上，研磨盤面的不平度在金剛石表面得到了充分復映；當w=45°時，金剛石表面仍然相當光潔，但起伏程度變小，并出現細小溝痕；當w=60°時，金剛石表面產生密集的深溝，研磨速率變得很低；在最難磨方向，金剛石表面充滿一個個凹坑，研磨速率基本為零。w<45°的區域均可認為是好磨方向，可以獲得光潔的表面。對于(1 0 0)面，其好磨區域為w<15°。

　　在好磨區域內鋸齒度趨向于零，當w>45°后，刀刃上迅速出現較大崩口。對于(1 0 0)面同樣可得到類似結果。

　　偏向角對表面質量的影響規律還可用于判斷金剛石的最好磨方向，因為在最好磨方向研磨時，金剛石表面光亮且有較大起伏。

　　綜上所述，金剛石刀具的研磨質量對各種加工條件都相當敏感，特別在研磨小刀刃楔角的金剛石刀具(如眼科手術刀、光纖切割刀和生物切片刀等)時尤其如此。因此，在研磨時必須仔細處理研磨盤表面，使用極細的金剛石研磨粉，找到最好磨方向，并采用精度高、運轉平穩且振動小的研磨機床(如空氣靜壓軸承研磨機)，在保證各種加工條件處于較理想狀態時，即可研磨出無崩口、刀刃鋸齒度小的高質量金剛石刀具。