截止2010年，我國各類型刀具市場份額中高速鋼刀具已經(jīng)低于60%，硬質合金刀具已經(jīng)高于35%。整體硬質合金刀具的使用性能主要由刀具設計、加工制造、整硬材質以及刀具表面涂層處理幾方面決定，整硬刀具的加工制造主要采用磨削加工方法，磨削加工包含砂輪的選用、磨削參數(shù)的選擇、磨削液的使用等。就具體的生產(chǎn)過程而言，砂輪和磨削液相對固定，而磨削參數(shù)則隨著不同的加工對象變化，操作人員會在磨削過程中不斷進行調整，具有很大的隨意性，磨削參數(shù)直接影響刀具的加工質量和生產(chǎn)效率，所以有必要對在生產(chǎn)車間如何選用磨削參數(shù)進行探討。

1磨削硬質合金的砂輪種類

硬質合金是以碳化鎢、碳化鈦等金屬碳化物作為硬質相，以鈷等金屬作為粘接劑，通過粉末冶金的方法制成，具有較高的硬度（可達HRA89-93，顯微硬度1300-1800N／mm2）、較低的導熱系數(shù)（16.75-79.55W／m·K）、較低的抗彎強度（3.0-4.5GPa）及較大的彈性磨量（540-650GPa），常溫下為硬脆性材料，表現(xiàn)出與鋼件等材料不同的磨削要求。以前硬質合金常使用綠色碳化硅砂輪進行磨削，但是因為碳化硅磨粒硬度還不夠高（顯微硬度32000 -34000N／mm2），在磨削硬質合金時磨粒容易磨耗鈍化，造成磨削力增大、磨削溫度過高，導致刀具表面形成裂紋等缺陷，同時碳化硅砂輪的脫粒過快，砂輪形狀不易保持，造成刀具尺寸不穩(wěn)定。

由于金剛石具有高硬度，磨粒切削刃鋒利，耐磨性極高，近年來金剛石砂輪已經(jīng)基本上替代了碳化硅砂輪成為磨削硬質合金的首選。金剛石砂輪的主要特性參數(shù)有:①粒度，用來表示金剛石磨粒的平均尺寸，常用粒度有D64、D46、D35（FEPA標準）等；②濃度，指每立方厘米的磨料層中所含的金剛石的克拉數(shù)，常用濃度為C100，表示金剛石含量為4.4ct／cm3；③結合劑，常用的有金屬結合劑（M）、樹脂結合劑（B）、陶瓷結合劑（V）；④形狀，例如平形砂輪、碗型砂輪、斜邊砂輪等；⑤外形尺寸，例如某廠家的金剛石砂輪型號:1A1-100T6X5-D64C10B55表示砂輪形狀為平形砂輪，直徑100，厚度6，磨粒層厚5，金剛石粒度為D64，濃度為C100，樹脂結合劑。

2磨削常見問題分析與措施

2.1 磨削裂紋

整體硬質合金刀具在磨削過程中有時會產(chǎn)生裂紋，這是由于刀具表面形成了拉應力，當拉應力超過刀具材料的抗拉極限時就會產(chǎn)生裂紋，文獻［4］指出，硬質合金材料在燒結過程中產(chǎn)生的殘余應力對在磨削過程中殘余應力的形成沒有影響，所以應從磨削過程來尋找拉應力的來源。

磨削中磨粒與工件的接觸過程可依次分為彈性變形階段、塑性變形階段和切屑形成階段［5］。在彈性變形階段，由于整個磨削系統(tǒng)彈性變形，磨粒摩擦工件但不進入工件表面，產(chǎn)生摩擦熱并在工件表面形成熱應力；在塑性變形階段，磨粒逐漸刻劃進入工件，工件材料向磨粒兩側隆起，但未形成切屑，此時除磨粒與工件表面發(fā)生摩擦外，更重要的是工件內部發(fā)生摩擦，工件表層不僅形成熱應力，還由于塑性變形產(chǎn)生變形應力；在切屑形成階段，磨粒更加深入工件，工件表面除形成隆起之外還形成磨屑從磨粒前刀面流出，也形成熱應力和變形應力。

熱應力在工件表面形成拉應力，變形應力在工件表面形成壓應力［4］，要降低拉應力就要設法降低磨削溫度。磨削參數(shù)對磨削溫度的影響是［5］:磨削深度ap越大，砂輪線速度Vs越高，軸向進給量fa越小，工件速度Vw越小時，工件表面的溫度就越高，有針對性地調整磨削參數(shù)可有效降低磨削溫度。

2.2 磨削粗糙度

金剛石砂輪磨削硬質合金的各項磨削參數(shù)對工件表面粗糙度有直接影響，文獻［6］通過對陶瓷結合劑金剛石砂輪磨削硬質合金表面粗糙度的研究得出結論，磨削參數(shù)對表面粗糙度的影響程度依次為:橫向進給速度＞砂輪線速度＞磨削行程＞磨削深度。當橫向進給速度、磨削行程、磨削深度增大時，表面粗糙度增大；當砂輪線速度增大時，表面粗糙度降低，因為當其他參數(shù)不變時，砂輪線速度增大使單位時間內參與磨削的磨粒數(shù)量增加，每顆磨粒去除的材料減小，產(chǎn)生的劃痕、隆起等也較小。

2.3 磨削效率

磨削效率可用每分鐘磨除量QZ來表示，QZ＝1000VWfaap（mm3／min），可見磨削效率與砂輪線速度無關，而與工件速度、軸向進給速度以及磨削深度成正比。在QZ相同的情況下，加大砂輪線速度可降低工件表面粗糙度，在同樣的粗糙度要求下，增加砂輪線速度可提高工件速度、軸向進給速度以及磨削深度，從而提高QZ。

2.4 砂輪消耗

在磨削硬質合金的過程中，金剛石砂輪會逐漸磨損，其形式有磨粒磨耗、磨粒破碎和磨粒脫落［5，7］。磨粒在工作過程中因受到機械摩擦作用、粘接作用、擴散和化學作用而產(chǎn)生磨損，金剛石砂輪在磨削Al2O3工程陶瓷材料時，磨粒將發(fā)生磨耗磨損而形成反光的小平面。隨著磨損小平面的增大，磨粒受到的力也逐漸增大，部分磨粒出現(xiàn)局部破碎的情況，該破碎為解理破壞，是沿著金剛石晶粒中化學鍵強度最弱的方位面產(chǎn)生的。磨粒局部解理破碎會形成新的切削刃，也是砂輪自勵的一個重要途徑。隨著磨粒及其周圍結合劑的逐漸磨損，結合劑橋截面逐漸縮小，對磨粒的把持力也逐漸降低，當磨粒受到的磨削力超過把持力時磨粒就會脫落，脫落后該位置的結合劑會迅速磨損掉，從而露出下層的新磨粒參加磨削，該過程為砂輪自勵的另一個重要途徑。

Al2O3工程陶瓷材料與硬質合金的機械性能相近，同屬脆硬性材料，所以上述過程也應該適用于金剛石砂輪磨削硬質合金。磨粒磨耗、磨粒破碎和磨粒脫落三種砂輪磨損方式中哪一種起主導作用，與結合劑、砂輪硬度、工件材料、加工條件以及磨削參數(shù)有關。其他條件不變時，砂輪線速度越大，每個磨粒的磨削深度越小、受到的磨削力也越小，雖然磨粒總的磨削行程增加，但是因為金剛石磨粒具有非常高的耐磨性，所以磨粒的壽命會顯著增加。當磨削深度增加時，磨粒每次磨屑的形成會增加，產(chǎn)生的磨屑堆積在磨粒前部空隙處，對結合劑產(chǎn)生侵蝕，同時增加了磨粒的受力，會加大磨粒脫落的可能性。當進給速度或者工件轉速增加時，磨粒所切削的未變形切屑最大厚度增加，導致磨粒的受力增大，可能直接把磨粒從結合劑中“蹦出來”?？梢钥闯?，大的砂輪線速度、小的磨削深度以及進給速度有利于延長砂輪壽命、降低砂輪的自銳性能，當砂輪鈍化后需要進行修整修銳等操作，修整時會去除大量的磨粒，反而會加大砂輪的消耗，同時低進給速度和磨削深度也會降低磨削效率，所以不能一味地追求高線速度和低進給速度，而是需要合理選擇上述參數(shù)。