聚晶金刚石研磨工艺

　　聚晶金刚石(PCD)具有接近天然金刚石的硬度、耐磨性以及与硬质合金相当的抗冲击性，是一种被广泛应用于有色金属和非金属材料精密加工的新型刀具材料。为充分发挥PCD刀具的优良性能，提高加工零件的表面质量，刀具前刀面(PCD表面)需加工成镜面。

　　目前，PCD镜面通常采用树脂基金刚石砂轮进行研磨加工，但由于PCD与所用的金刚石磨料硬度、性质相近，因而与传统的研磨加工有着很大的不同，其研磨机理、研磨工艺具有自身的变化规律。

　　一、冷却液对去除率及表面粗糙度的影响

　　图1所示为PCD干研磨(研磨前砂轮修整10秒钟，冷却液未加在研磨区)和湿研磨(研磨前砂轮修整10秒钟，冷却液加在研磨区)两种条件下材料去除量随研磨时间的变化情况。试验时作用在试件夹头上的法向载荷为20N。

图1 PCD材料去除量与研磨时间的关系

　　由图1可知，干研磨材料去除率Q干与湿研磨材料去除率Q湿的关系为：研磨初期Q干=2.54Q湿;中期Q干=1.6Q湿;稳态期Q干=1.68µm/min，Q湿≈O。用干涉仪观察、测量PCD表面形态及粗糙度：湿研磨时PCD表面上存在许多深凹坑，研磨130分钟后其表面干涉条纹仍呈断续状态，即Rz>0.3µm，达不到镜面要求;干研磨时表面粗糙度Rz随研磨时间的延长而降低，其关系曲线如图2所示。由图2可知，研磨20分钟时，PCD表面达镜面(Rz≯0.05µm),且再延长研磨时间表面粗糙度基本无变化，但根据表面形态观察结果可知，其平面度有所提高。因此，PCD镜面加工应采用干研磨工艺，在试验条件下，研磨20～30分钟其表面可达镜面;若对研磨表面的平面度要求较高，可适当延长研磨时间。

图2 干研磨PCD表面粗糙度与研磨时间的关系

　　二、法向载荷对去除率的影响

　　图3所示为PCD干研磨时作用在试件夹头上的法向载荷F与材料去除率Q的关系。由图3可知，材料去除率Q随着法向载荷F的增大而增加，且存在一个折点A(F=15N)，当≤15N时，其去除率Q以较小的幅度随着F的增大而增加，当F>15N时，其去除率O随着F的增大而大幅度增加。

图3 PCD干研磨去除量d与法向载荷F的关系