近年來(lái)，隨著(zhù)金剛石砂輪和立方氮化硼砂輪的廣泛應用，金剛石、氮化硼等超硬數據的應用規模不斷擴大，市場(chǎng)競爭日趨激烈。國內外許多公司和廠(chǎng)家都致力于這方面的討論。到目前為止，許多公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了研磨和加工超硬數據的專(zhuān)用設備，它們都具有以下基本功能：

(1)穩定性和剛性好；

(2)無(wú)大振蕩，防止切削刃破碎；

(3)主軸動(dòng)力較好；

(4)可調節磨削力；

(5)具有特殊功能的金剛石砂輪；

(6)有足夠的冷卻劑供應；

一些設備還配備主軸變速、砂輪主動(dòng)修整、東西顯微鏡、刀尖半徑主動(dòng)加工設備等。磨削加工本質(zhì)上是砂輪表面隨機散布的許多磨粒的切削過(guò)程。由于金剛石、立方氮化硼等超硬數據具有很高的硬度和耐磨性，其磨削加工機制與普通金屬數據的磨削有很大不同。對超硬數據磨削加工過(guò)程中金剛石砂輪的損耗機理進(jìn)行系統的研究，對金剛石砂輪的合理選擇和應用具有指導意義。

一、顯微分析金剛石砂輪損耗

在顯微鏡下調查各種磨削條件下使用的金剛石砂輪，可詳細分析其損耗情況，結果如下：

在磨削力和磨削速度較低的情況下，金剛石砂輪使用后，其外觀(guān)散布著(zhù)許多邊緣清晰、反光金剛石磨料磨削小平面。

這是由于金剛石磨粒與超硬數據的機械沖突造成的機械磨損。這種磨損是逐漸進(jìn)行的，磨損量與磨削行程長(cháng)度成正比。

在磨削區域溫度較高的磨削條件下，金剛石砂輪上的金剛石磨粒被氧化和石墨化。根據金剛石的性質(zhì)，氧化和石墨化的程度取決于金剛石磨料的晶體完好性，石墨化的程度也與晶體的方向有關(guān)。金剛石磨料具有良好的晶體完好性，其氧化、石墨化損失程度較低。

金剛石砂輪表面的一些金剛石磨粒開(kāi)裂破碎，導致整個(gè)顆粒脫落。圖4中金剛石磨粒發(fā)作解理?yè)p壞。由于晶體解理是由晶體結構元素7的化學(xué)鍵類(lèi)型、強度和散布引起的平面斷裂，因此常沿化學(xué)鍵強度結束的方向面發(fā)作。磨粒散布的隨機性，決定其發(fā)作解理?yè)p傷是不可防止的。

金剛石磨粒開(kāi)裂破碎，破碎斷口不規則。在磨削過(guò)程中，磨粒瞬間升至高溫，在磨削液的作用下急冷反復，在磨粒表面形成很大的熱應力，使磨粒表面開(kāi)裂破碎。熱應力破碎磨損與金剛石磨粒的缺點(diǎn)分布和氧化密切相關(guān)。因此，首先，一些熱應力會(huì )聚集在磨粒晶體表面的缺點(diǎn)上，誘發(fā)多個(gè)裂紋的發(fā)生和擴大。在磨削力的作用下，一些強度較弱的破碎。磨粒的破碎和脫落是磨削力和磨削熱的結果。

當效果在磨粒上的機械力超過(guò)砂輪結合劑的結合力時(shí)，磨粒的整個(gè)顆粒就會(huì )脫落。試驗結果表明，當結合力較小(如使用樹(shù)脂結合劑)時(shí)，磨粒簡(jiǎn)單地脫落。

二、合理選擇金剛石磨粒及結合劑

①選擇磨料粒度

金剛石砂輪磨料粒度的選擇直接影響超硬數據的磨削外觀(guān)質(zhì)量和加工功率。在滿(mǎn)足加工質(zhì)量要求的前提下，盡量選擇粗粒，提高加工功率。粗磨時(shí)，可選粒度為120-150#的磨料，精磨時(shí)可選用粒度為180-240#的磨料，超精磨時(shí)可選用粒度為W40-W7的微磨料。

②選擇磨料濃度

金剛石砂輪中磨料的濃度對超硬數據的磨削效果有一定的影響。如果濃度過(guò)高或過(guò)低，磨料會(huì )過(guò)早脫落，增加砂輪的損耗成本。試驗結果表明，粗磨時(shí)過(guò)程中，可以選擇較高的濃度，以增加單位面積中有用的磨粒數量，提高加工功率+精磨時(shí)應選擇較低的濃度。一般情況下，粗磨時(shí)磨料濃度可選擇100-150%，精磨時(shí)磨料濃度可選擇75-100%左右。

③選擇結合劑

導熱性突出的金屬結合劑(主要是青銅砂輪)對磨粒結合力大，適用于晶形比較好的金剛石磨料，磨削比較高。樹(shù)脂結合劑對磨粒結合力弱，適用于脆性大、強度低的金剛石磨料。陶瓷結合劑的功能介于兩者之間。鑄鐵短纖維結合劑對磨粒的結合力高達50-100kg/mm2，抗拉強度高達15-30kg/mm2，遠優(yōu)于一般金屬結合劑。金剛石砂輪磨削工程陶瓷時(shí)，磨削比約為樹(shù)脂結合劑砂輪的4-5倍，適用于制造晶狀金剛石磨粒砂輪。

在磨削力和磨削速度較低的情況下，金剛石磨粒主要發(fā)生機械沖突磨損。金剛石磨粒在磨削區溫度較高的情況下發(fā)生氧化和石墨化。磨粒的解理和破碎是磨削力和磨削熱的結果。當效果在磨粒上的機械力超過(guò)砂輪結合劑的結合力時(shí)，磨粒的整顆粒就會(huì )脫落。