类金刚石纤维砂轮的开发及其磨削特性

摘要

为了获得高精度加工表面,最近磨具市场上有一种Al2O3纤维砂轮问世[1].该砂轮克服了磨粒砂轮中磨粒易于脱落的缺点,但其硬度仍受到一定限制.近十年来,由于类金刚石薄膜具有接近金刚石的硬度、高耐磨性和很低的摩擦系数等优良的机械、物理、化学和光电特性,因而被广泛地应用于精密零部件和涂附刃具的制造[2].如果能将类金刚石薄膜形成类金刚石纤维,然后将其代替Al2O3纤维作为磨料,就可以满足纤维砂轮的硬度要求.因此,1999年以来,日本山口胜美教授和中国魏源迁教授成功地将类金刚石纤维植入基体并与树脂结合剂结合,开发了一种类金刚石纤维砂轮[3～5].该砂轮中的类金刚石纤维按同一方向排列且与砂轮磨削面相垂直,纤维的端部可用作为切削刃.为了考察这种新型砂轮的磨削特性,本文作者对难加工材料如模具钢SKD11及硬脆材料如硅片、光学玻璃、石英和大理石进行了大量的磨削试验.试验结果表明能获得纳米级加工表面,例如被磨硅片和模具钢的表面粗糙度分别为Ra2nm(Ry15nm)和Ra2nm(Ry23nm).