磨削加工中的振動(dòng)是影響磨削精度的重要因素之一。對(duì)于磨削中砂輪振動(dòng)對(duì)加工工件精度影響的研究，某文獻(xiàn)中作了敘述。為了消除砂輪振動(dòng)的影響，筆者在另一文獻(xiàn)提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用特殊砂帶作為磨削工具同時(shí)具備柔性砂輪的消振性能的新型柔性砂輪。本文對(duì)這種新型砂輪的磨削特性繼續(xù)進(jìn)行研究。
　　1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及條件
　　根據(jù)柔性砂輪高效的磨削特性，將免修整柔性砂輪應(yīng)用于對(duì)半導(dǎo)體石英基板的磨削中。實(shí)驗(yàn)以高效磨削為目標(biāo)，采用大進(jìn)給量磨削和深切磨削方式。研究磨削過(guò)程中砂輪的磨削力、磨削精度、砂輪的磨損及表面磨粒的變化情況。實(shí)驗(yàn)中采用KISTLER 5011型動(dòng)力計(jì)測(cè)量磨削力；由KEYENCE LT8000非接觸式激光測(cè)量?jī)x測(cè)量砂輪的圓周精度和磨損量。實(shí)驗(yàn)條件如附表所示。
　　 實(shí)驗(yàn)條件
　　

磨床 柔性砂輪 橡膠環(huán) 工件 磨削液	岡本G—52 電鍍金剛石#140 #50 石英105mm×4.1mm 2%水溶冷卻液
普通磨削	砂輪速度v=1200m/min 進(jìn)給量Δ=100,200μm/次 走刀速度v=5,3.6m/min 當(dāng)量切深gm/2a=9.3×10-5
深切磨削	砂輪速度v=1200m/min 進(jìn)給量Δ=5000μm/次 走刀速度v=0.4m/min 當(dāng)量切深gm/2a=5.3×10-5

　　2 磨削實(shí)驗(yàn)
　　
　　1. 大進(jìn)給量磨削
　　以附表中的磨削條件設(shè)定：砂輪磨粒的當(dāng)量切深 gm/2a=9.3×10-5。第一次磨削進(jìn)給量Δ1=100μm/次、走刀速度v1=5m/min；第二次磨削進(jìn)給量Δ2=200μm/次、走刀速度v2=3.6m/min。磨削加工能率Z′為
　　Z′=Δ.v (1)
　　式中　Δ——磨削進(jìn)給量，μm/次
　　v——走刀速度，m/min
　　由實(shí)驗(yàn)條件得 Z′1=8.3mm3/mm.s;Z′2=12mm3/mm.s。圖1為實(shí)驗(yàn)測(cè)得的磨削力和工件去除量關(guān)系曲線。從圖中曲線可以得出：當(dāng)磨粒的當(dāng)量切深gm/2a不變時(shí)，改變磨削進(jìn)給量Δ對(duì)法向磨削力Fn的影響不大。當(dāng)進(jìn)給量Δ減小時(shí)，切向磨削力Ft增大。磨削過(guò)程中Ft基本不變，而法向磨削力Fn的變化呈線性增大趨勢(shì)。
　　　
　　比較普通金剛石砂輪和柔性砂輪的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得到：柔性砂輪的磨削力Fn為普通砂輪磨削的大約1/10，而且磨削過(guò)程中砂輪的吸振性能良好，達(dá)到柔性砂輪磨削的要求。
　　圖2為實(shí)際切深和工件去除量之間的關(guān)系曲線。從曲線中得出：在磨削去除量小于300mm3時(shí)，因?yàn)樯拜啅椥宰冃蔚挠绊懀瑢?shí)際切深 小于理論值。整個(gè)磨削過(guò)程中進(jìn)給殘留量保持在70μm左右。
　　
　　深切磨削
　　從以上的磨削過(guò)程得出：柔性砂輪的磨削力較小，因此適應(yīng)于深切磨削加工。深切磨削可以達(dá)到高的磨削精度和小的表面粗糙度值，并相對(duì)減小砂輪的磨損。 深切磨削中設(shè)定：磨削進(jìn)給量Δ3=500μm/次，加工能率Z′3=33.3mm3/mm·s。
　　　　
　　圖3為深切磨削中磨削力和工件去除量關(guān)系曲線。分析磨削過(guò)程可以得出：由于深切磨削中砂輪磨粒對(duì)工件的切削過(guò)程不同，正向磨削和逆向磨削過(guò)程中切向磨削力Ft有較大變化，正向磨削力Ft是逆向磨削力Ft的大約4倍。法向磨削力Fn隨磨削過(guò)程的進(jìn)行而不斷增大。
　　圖4為深切磨削后測(cè)得工件表面的橫向和縱向形狀誤差曲線。從圖中數(shù)據(jù)可以得出：柔性砂輪磨削保持剛性砂輪的磨削特征，磨削后工件形狀精度達(dá)到同等粒度砂輪的加工水平。
　　
　　
　　3 磨削精度及磨損
　　
　　圖5為磨削過(guò)程中柔性砂輪圓周誤差的變化曲線。從圖中可以得出：在磨削初期砂輪圓周誤差的增長(zhǎng)較快，隨著磨削過(guò)程的進(jìn)行而趨向于穩(wěn)定。
　　　　
　　圖6為大進(jìn)給量磨削(Δ1=100μm/次，Δ2=200μm/次)和深切磨削(Δ3=5000μm/次)時(shí)測(cè)得工件表面粗糙度變化情況。從圖中得出：在深切磨削中工件表面粗糙度達(dá)到Ra1.8μm。
　　圖7為磨削中測(cè)得柔性砂輪的磨損曲線。從圖中得出：柔性砂輪在整個(gè)磨削中磨損量呈上升趨勢(shì)。
　　
　　4 表面磨粒觀察
　　圖8為在金屬帶基上電鍍#140號(hào)金剛石磨粒的柔性砂輪，在深切磨削石英前后表面磨粒狀態(tài)照片。從照片中可以看出：深切磨削后，砂輪表面有近40%的磨粒發(fā)生破碎和磨損，而發(fā)生脫落的磨粒較少。因此磨削過(guò)程中法向磨削力Fn呈上升趨勢(shì)。
　　　　
　　5 結(jié)論
　　針對(duì)新型柔性砂輪高效磨削的特性，將其應(yīng)用于半導(dǎo)體石英基板的磨削。通過(guò)大進(jìn)給量磨削和深切磨削實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出：
　　1. 柔性砂輪的法向磨削力Fn為通常剛性砂輪的1/10以下，而磨削精度達(dá)到相同水平。
　　2. 柔型砂輪可實(shí)現(xiàn)高效磨削，在深切磨削中加工能率Z達(dá)到33.3mm3/mm·s。
　　3. 磨削過(guò)程中柔型砂輪的磨損量和剛性砂輪處于同一水平。
　　4. 磨削過(guò)程中砂輪表面磨粒發(fā)生磨損和破碎較多，法向磨削力Fn呈上升趨勢(shì)。
　　
　　
　　
　　
　　
　　來(lái)源：《制造技術(shù)與機(jī)床》