快速測定CBN砂輪的質(zhì)量

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

整體觀(guān)察磨削流程

由于加工工藝越來(lái)越復雜，因此必須對磨削流程進(jìn)行整體觀(guān)察。這就意味著(zhù)，要依據各種不同的應用場(chǎng)合，對所使用的砂輪的配置提出具體的要求。這時(shí)往往會(huì )涉及表面形狀（即刀盤(pán)的作用區域）問(wèn)題。為了能夠對相關(guān)表面做具體特征化描述和評價(jià)，必須采用現代化的測量技術(shù)和方法。這樣即可在任意時(shí)間點(diǎn)上對帶有顆粒物的刀具工藝流程的結果和質(zhì)量水平做出客觀(guān)的評定。這也是確保穩定的加工質(zhì)量的一個(gè)前提條件。

在電鍍粘合時(shí)，砂輪顆粒通過(guò)電解液和鎳或鉻的沉淀，著(zhù)床到導電盤(pán)上（圖1）。這種加工工藝具有隨機特征，它會(huì )影響到所檢測的質(zhì)量特征。為了對砂輪襯層進(jìn)行特征化描述，采用了大量的各種不同的檢測特征。通過(guò)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(tài)數、刀刃動(dòng)態(tài)數和刀刃動(dòng)態(tài)間距等數據用于對刀具表面的評價(jià)上。后兩種參數已經(jīng)包含了工藝的動(dòng)態(tài)性，采用當今高級的測量技術(shù)，測量費用會(huì )比較高一些。

磨削加工工藝在刀具和部件加工中一直扮演著(zhù)非常重要的角色。與其他類(lèi)型的切削技術(shù)相比，磨削工藝的長(cháng)處在于其對硬質(zhì)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(chǎng)合。砂輪電鍍層的特征在于，一方面需要通過(guò)高品質(zhì)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。

材料承重比例是重要的檢測特征

砂輪質(zhì)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(xiàn)（Abbott曲線(xiàn)），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(gè)數值時(shí)的百分比。這個(gè)參數對于砂輪使用狀況與具體加工任務(wù)之間關(guān)系的評判來(lái)說(shuō)是非常重要的。在研究項目框架內，通過(guò)FGW Remscheid e.V.與GFE Schmalkalden e.V.這兩家公司的合作和一個(gè)協(xié)作委員會(huì )的參與，研發(fā)出了一種無(wú)接觸的測量技術(shù)方案，用于測定材料承重比例。為了使該測量技術(shù)方案發(fā)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(jìn)行相關(guān)性研究。

首先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(jìn)行開(kāi)發(fā)，以便自動(dòng)和客觀(guān)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(shù)，對這種檢測特征進(jìn)行無(wú)接觸的測定。試驗在一個(gè)新式的試驗臺上進(jìn)行（圖3）。采用這個(gè)試驗臺，可以通過(guò)立體顯微和工作間距的變動(dòng)，在顯微范圍內生成3D圖像數據。所生成的數據構成了開(kāi)發(fā)測定材料承重比例所需的對數法的基礎。

采用無(wú)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(jìn)行相關(guān)性研究。為此目的，采用可復制的參數組來(lái)生成符合實(shí)際的磨損狀態(tài)，并進(jìn)行一系列的磨削試驗。然后通過(guò)對刀具和工件特性進(jìn)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(fā)的圖像處理技術(shù)的成果實(shí)現補償。通過(guò)這種重復性的過(guò)程，可以驗證所測得的材料承重比例和真實(shí)的砂輪加工結果之間的關(guān)聯(lián)性，也可借助于儀器實(shí)現圖像收集方法的功能和可使用性。

較終在該研究項目?jì)乳_(kāi)發(fā)出了一種測定電鍍砂輪材料承重比例的無(wú)接觸的技術(shù)工藝。這項工作的儀器基礎是實(shí)現了一種立體顯微和共焦顯微技術(shù)相結合的試驗場(chǎng)所。

這種方法的經(jīng)濟優(yōu)勢對于企業(yè)來(lái)說(shuō)，是在于對表面狀態(tài)做出快速的特征化描述。通過(guò)試驗臺，可以實(shí)現對刀具的材料比例曲線(xiàn)進(jìn)行快捷、簡(jiǎn)單、可重復性和可記錄性的測定。所獲得的認識有助于用戶(hù)繼續開(kāi)發(fā)自己的產(chǎn)品