[发明专利]砂轮微磨粒修平的脉冲放电修整参数和运动参数控制方法

说明书

本发明公开了一种砂轮微磨粒修平的脉冲放电修整参数和运动参数控制方法，包括步骤：1）在机床上装夹好电极和待修整的砂轮，以正极性方式与石墨电刷、示波器、电源、电压/电流传感器连接构成放电回路；2）进行试磨操作，加载开路电压后砂轮以特定运动参数沿磨削路径运动以确定修整前的磨粒出刃高度；3）进行微磨粒修平操作，重新设定运动参数并控制脉冲放电电压在19~23V范围内，砂轮沿磨削路径循环运动，示波器实时采集脉冲放电信号，间歇地计算/更新当前磨粒出刃高度和有效磨粒数并与目标值对比。本发明无需电极旋转装置，修整后的微磨粒刚度系数大，修整面光滑平整，出刃高且等齐性好，可实现硬脆材料的镜面加工。

技术领域

本发明涉及金刚石砂轮的微磨粒修平技术领域，具体涉及一种砂轮微磨粒修平的脉冲放电修整参数和运动参数控制方法。

背景技术

精密磨削中的材料表面加工质量取决于金刚石砂轮磨粒特征参数。通过机械修整方式得到的磨粒切削刃非常锋利(其顶角一般小于130°，出刃高度是磨粒大小的20％～30％)，但等齐性差。这会导致在磨削过程中出现磨粒易脱落现象，并直接影响表面完整性。而采用非机械接触式的激光、化学腐蚀等修整技术也只是提高了磨粒出刃高度，并未解决磨粒等齐性问题。

为解决该问题，“一种大颗粒金刚石砂轮的气中放电修锐修齐方法”，【专利号：ZL201310314120.4，授权日期：2016.01.06】专利中公开了粗金刚石砂轮磨粒气中放电修锐修齐的方法，其原理是：修整中磨粒切削铜基电极产生的切屑与砂轮结合剂之间形成放电间隙而发生电火花放电，通过脉冲电火花可去除砂轮表面金属结合剂，使金刚石磨粒出刃，产生的瞬时高温同时也会由切屑传递到参与切削的磨粒上，使其切削刃尖端石墨化，以实现金刚石磨粒修平修齐的效果。气中放电修整技术的优点在于只需在砂轮与电极间连接放电回路即可进行修整(磨粒修锐修齐)，其修锐效率是机械修整的5～10倍，且绿色环保。为了产生脉冲放电，现有技术通过合理设定开路电压参数与机床运动参数的方式将放电间隙控制在小于磨粒出刃高度的范围内。然而，该技术存在以下不足：

1.磨粒修平效果不明显，例如利用铜电极在开路电压为DC-25V下修整#46金刚石砂轮20小时，磨粒出刃明显提高，但其形貌基本没有发生变化；

2.修整过程中产生的铜屑熔融物容易附着在砂轮表面，影响磨粒出刃。

3.磨粒修锐修齐效果不便于控制，尤其是在修整过程中，磨粒切削刃的耕犁作用易使铜电极表面形成隆起(放电间隙减小)，进而产生脉冲电弧放电，导致磨粒表面结构破损或直接脱落。

此外，“一种粗金刚石砂轮的微磨粒出刃尖端修平修齐装置及方法”，【专利号：ZL201511022295.3，授权日期：2017.06.02】专利中公开了利用具有圆形微结构阵列的含铸铁微粉金刚石研磨圆盘对金刚石砂轮进行修平修齐的方法，其原理是：铁元素可降低金刚石磨粒的石墨化温度，正交研磨过程中圆盘上的微细金刚石可在切向(砂轮径向移动)和轴向(圆盘旋转)磨削力作用下对砂轮磨粒出刃尖端进行热化学研磨微去除，且圆盘上的微结构阵列具有容屑散热作用，可提高修整性能。然而，该技术也存在以下不足：

1.与上述第一种方法比较，虽然砂轮与圆盘对磨可修平微磨粒的出刃尖端，但金刚石去除率非常低，例如利用#60金刚石砂轮与旋转铁电极(不含微细金刚石颗粒)进行长达两周的对磨才将磨粒出刃尖端修平；

2.磨削力不便于控制，修整过程中需考虑微结构阵列尺寸、圆盘的平面度和主轴圆跳动等因素的影响，避免产生的磨削力过大使磨粒脱落；

3.微细金刚石颗粒需以电镀的方式固定在铁基圆盘上，但现有技术所提供的电镀层厚度不足1mm，难以满足修整时间要求。

发明内容