華淑杰，梁 杰，徐涌宏，許延芝

（鄭州大華機電技術有限公司，鄭州 450001）

1 前言

金剛石砂輪已越來越廣泛地被應用于磨削硬質(zhì)合金、磁性材料等物質(zhì)。金剛石砂輪出廠前的檢查項目通常有這樣幾項：⑴基本尺寸；⑵形位公差；⑶外觀缺陷；⑷硬度；⑸靜平衡；⑹動平衡。

人們常常認為硬度、靜平衡、動平衡這幾項檢查直接決定了磨具的安全性及使用性能等內(nèi)在性能，因此這三項被作為砂輪出廠前的必檢項目。然而，對于用戶最關心的技術指標，大多數(shù)廠商都忽視了——鋒利度和耐磨性——砂輪的磨削性能的檢查，這種情況的出現(xiàn)主要是因為沒有合適的檢測手段。因此，設計并制造一種專門檢測金剛石砂輪磨削性能的檢測設備就成為一種迫切的需求。

我們通過與砂輪生產(chǎn)商密切合作，深入研究了砂輪的制造工藝、現(xiàn)場使用狀況等，提出了檢測砂輪磨削性能的方法，并且成功研制了檢測砂輪磨削性能的設備——DHM－3型金剛石砂輪磨削性能試驗機，有效實現(xiàn)了對砂輪磨削性能的檢測，使砂輪制造商在產(chǎn)品出廠前就能比較真實地了解砂輪的現(xiàn)場使用情況。

2 檢測設備工作原理

以生產(chǎn)中最常使用的用于磨削硬質(zhì)合金的金剛石砂輪為例來說明DHM－3的工作原理。

我們要求金剛石砂輪制造商將砂輪制成外徑60～120mm、環(huán)寬3～10mm、內(nèi)孔20mm、厚度10～20mm的平行砂輪標準試樣，安裝在DHM－3的高速主軸上，再將砂輪的磨削對象——硬質(zhì)合金試塊安裝在DHM－3的一個專用試塊支架上，通過一定的控制方法使得砂輪與硬質(zhì)合金試塊保持恒力接觸狀態(tài)。其中，硬質(zhì)合金試塊為一個長方體形狀，尺寸范圍是：長60～120mm，寬10～20mm，厚10～20mm。如圖1所示：

圖1 工作原理示意圖Fig.1 The schematic diagram of working principle

DHM－3可以實現(xiàn)以下功能：

（1）設定試塊的消耗量：即磨削前與磨削后的試塊長度；

（2）設定砂輪的線速度（15～25轉(zhuǎn)／分），工作過程中砂輪線速度將保持設定值不變；

（3）設定被磨削對象（硬質(zhì)合金試塊）左右方向的擺頻（0～45次／分）；工作過程中擺頻保持設定值不變；

（4）設定運行時間，即：砂輪開始轉(zhuǎn)動到停止轉(zhuǎn)動的時間。

3 檢測方法

通過DHM－3，有以下兩種方法可以實現(xiàn)對砂輪磨削性能的檢測：

3.1 檢測磨耗比

通過試塊的消耗量和砂輪的消耗量，計算出二者的磨耗比，來反映砂輪的磨削性能。步驟是：

（1）首先分別稱取砂輪和試塊的重量G1、G2，然后分別將砂輪和試塊安裝在DHM－3上。

（2）設定試塊的消耗量，磨削前為L1，磨削后為L2。

（3）設定砂輪的線速度、試塊的擺頻。

當上述數(shù)據(jù)通過觸摸屏設定好后，開啟設備運行；當試塊被磨削至設定的最小值L2時，DHM－3自動停止運行，并記錄下來整個過程的運行時間。

此時，將砂輪和試塊分別取下，再分別稱取其重量：G1’、G2’，計算出磨耗比：

通過磨耗比值即可反映出砂輪的磨削性能。即：磨耗比越小，說明砂輪越耐磨。運行時間主要反映砂輪的鋒利度，即：運行時間越短，說明砂輪越鋒利。

3.2 通過運行時間來反映砂輪的磨削性能

通過試驗研究，我們發(fā)現(xiàn)這種方法更適合檢測陶瓷金剛石砂輪和陶瓷cBN砂輪的磨削性能，因為這兩種砂輪比樹脂金剛石砂輪用于磨削硬質(zhì)合金時要耐磨得多，我們可以忽略砂輪的消耗。具體操作方法如下：

（1）先記錄試塊磨削前的長度值L1。

（2）定砂輪的線速度、試塊的擺頻。

（3）設定DHM－3的運行時間。

當上述數(shù)據(jù)通過觸摸屏設定好后，開啟設備運行。運行到設定時間時，DHM－3自動停止。此時再量取試塊磨削后的長度值L2。計算出試塊的磨除量ΔL：

磨削時間一定時，ΔL越大，說明砂輪越耐磨、越鋒利。

DHM－3的工作過程基本仿真了砂輪的現(xiàn)場工作過程。

試驗證明，只要我們選取品質(zhì)一致、尺寸合適的硬質(zhì)合金試塊作為標準檢測試塊，通過DHM－3就可以實現(xiàn)對砂輪磨削性能的檢測，使得砂輪制造商在其產(chǎn)品出廠前就可以真實了解砂輪的磨削性能。

對于個別砂輪用戶，需要選購很貴重的、特殊規(guī)格的大砂輪時，砂輪供貨商可以要求用戶提供被磨削件作為標準試樣，先制作砂輪小樣進行檢測，并將磨削性能指標提供給用戶，當可以滿足用戶使用要求時再為用戶制作合適規(guī)格的大砂輪，這樣可以使砂輪制造商減少試驗成本。

4 檢測數(shù)據(jù)處理

圖2所示為DHM－3的檢測記錄觸摸屏操作界面。通過參數(shù)設定界面，可以很方便地將需要的工作參數(shù)錄入；通過狀態(tài)監(jiān)視界面，可以實時地觀測、查詢檢測數(shù)據(jù)。

圖2 測試操作界面Fig.2 The operation interface for testing

5 結論

通過我們的實驗研究及一些用戶的現(xiàn)場使用，說明了本文提出的“金剛石砂輪磨削性能實驗檢測方法”是一種切實可行的、比較科學的檢測方法，并且為金剛石砂輪工藝配方研究者和生產(chǎn)商提供了一種可靠的檢測設備，破解了長期困擾砂輪配方工藝研究者的——砂輪的耐磨性和鋒利度無法量化測定的難題。