截止2010年，我国各类型刀具市场份额中高速钢刀具已经低于60%，硬质合金刀具已经高于35%。整体硬质合金刀具的使用性能主要由刀具设计、加工制造、整硬材质以及刀具表面涂层处理几方面决定，整硬刀具的加工制造主要采用磨削加工方法，磨削加工包含砂轮的选用、磨削参数的选择、磨削液的使用等。就具体的生产过程而言，砂轮和磨削液相对固定，而磨削参数则随着不同的加工对象变化，操作人员会在磨削过程中不断进行调整，具有很大的随意性，磨削参数直接影响刀具的加工质量和生产效率，所以有必要对在生产车间如何选用磨削参数进行探讨。

1磨削硬质合金的砂轮种类

硬质合金是以碳化钨、碳化钛等金属碳化物作为硬质相，以钴等金属作为粘接剂，通过粉末冶金的方法制成，具有较高的硬度（可达HRA89-93，显微硬度1300-1800N／mm2）、较低的导热系数（16.75-79.55W／m·K）、较低的抗弯强度（3.0-4.5GPa）及较大的弹性磨量（540-650GPa），常温下为硬脆性材料，表现出与钢件等材料不同的磨削要求。以前硬质合金常使用绿色碳化硅砂轮进行磨削，但是因为碳化硅磨粒硬度还不够高（显微硬度32000 -34000N／mm2），在磨削硬质合金时磨粒容易磨耗钝化，造成磨削力增大、磨削温度过高，导致刀具表面形成裂纹等缺陷，同时碳化硅砂轮的脱粒过快，砂轮形状不易保持，造成刀具尺寸不稳定。

由于金刚石具有高硬度，磨粒切削刃锋利，耐磨性极高，近年来金刚石砂轮已经基本上替代了碳化硅砂轮成为磨削硬质合金的首选。金刚石砂轮的主要特性参数有:①粒度，用来表示金刚石磨粒的平均尺寸，常用粒度有D64、D46、D35（FEPA标准）等；②浓度，指每立方厘米的磨料层中所含的金刚石的克拉数，常用浓度为C100，表示金刚石含量为4.4ct／cm3；③结合剂，常用的有金属结合剂（M）、树脂结合剂（B）、陶瓷结合剂（V）；④形状，例如平形砂轮、碗型砂轮、斜边砂轮等；⑤外形尺寸，例如某厂家的金刚石砂轮型号:1A1-100T6X5-D64C10B55表示砂轮形状为平形砂轮，直径100，厚度6，磨粒层厚5，金刚石粒度为D64，浓度为C100，树脂结合剂。

2磨削常见问题分析与措施

2.1 磨削裂纹

整体硬质合金刀具在磨削过程中有时会产生裂纹，这是由于刀具表面形成了拉应力，当拉应力超过刀具材料的抗拉极限时就会产生裂纹，文献［4］指出，硬质合金材料在烧结过程中产生的残余应力对在磨削过程中残余应力的形成没有影响，所以应从磨削过程来寻找拉应力的来源。

磨削中磨粒与工件的接触过程可依次分为弹性变形阶段、塑性变形阶段和切屑形成阶段［5］。在弹性变形阶段，由于整个磨削系统弹性变形，磨粒摩擦工件但不进入工件表面，产生摩擦热并在工件表面形成热应力；在塑性变形阶段，磨粒逐渐刻划进入工件，工件材料向磨粒两侧隆起，但未形成切屑，此时除磨粒与工件表面发生摩擦外，更重要的是工件内部发生摩擦，工件表层不仅形成热应力，还由于塑性变形产生变形应力；在切屑形成阶段，磨粒更加深入工件，工件表面除形成隆起之外还形成磨屑从磨粒前刀面流出，也形成热应力和变形应力。

热应力在工件表面形成拉应力，变形应力在工件表面形成压应力［4］，要降低拉应力就要设法降低磨削温度。磨削参数对磨削温度的影响是［5］:磨削深度ap越大，砂轮线速度Vs越高，轴向进给量fa越小，工件速度Vw越小时，工件表面的温度就越高，有针对性地调整磨削参数可有效降低磨削温度。

2.2 磨削粗糙度

金刚石砂轮磨削硬质合金的各项磨削参数对工件表面粗糙度有直接影响，文献［6］通过对陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削硬质合金表面粗糙度的研究得出结论，磨削参数对表面粗糙度的影响程度依次为:横向进给速度＞砂轮线速度＞磨削行程＞磨削深度。当横向进给速度、磨削行程、磨削深度增大时，表面粗糙度增大；当砂轮线速度增大时，表面粗糙度降低，因为当其他参数不变时，砂轮线速度增大使单位时间内参与磨削的磨粒数量增加，每颗磨粒去除的材料减小，产生的划痕、隆起等也较小。

2.3 磨削效率

磨削效率可用每分钟磨除量QZ来表示，QZ＝1000VWfaap（mm3／min），可见磨削效率与砂轮线速度无关，而与工件速度、轴向进给速度以及磨削深度成正比。在QZ相同的情况下，加大砂轮线速度可降低工件表面粗糙度，在同样的粗糙度要求下，增加砂轮线速度可提高工件速度、轴向进给速度以及磨削深度，从而提高QZ。

2.4 砂轮消耗

在磨削硬质合金的过程中，金刚石砂轮会逐渐磨损，其形式有磨粒磨耗、磨粒破碎和磨粒脱落［5，7］。磨粒在工作过程中因受到机械摩擦作用、粘接作用、扩散和化学作用而产生磨损，金刚石砂轮在磨削Al2O3工程陶瓷材料时，磨粒将发生磨耗磨损而形成反光的小平面。随着磨损小平面的增大，磨粒受到的力也逐渐增大，部分磨粒出现局部破碎的情况，该破碎为解理破坏，是沿着金刚石晶粒中化学键强度最弱的方位面产生的。磨粒局部解理破碎会形成新的切削刃，也是砂轮自励的一个重要途径。随着磨粒及其周围结合剂的逐渐磨损，结合剂桥截面逐渐缩小，对磨粒的把持力也逐渐降低，当磨粒受到的磨削力超过把持力时磨粒就会脱落，脱落后该位置的结合剂会迅速磨损掉，从而露出下层的新磨粒参加磨削，该过程为砂轮自励的另一个重要途径。

Al2O3工程陶瓷材料与硬质合金的机械性能相近，同属脆硬性材料，所以上述过程也应该适用于金刚石砂轮磨削硬质合金。磨粒磨耗、磨粒破碎和磨粒脱落三种砂轮磨损方式中哪一种起主导作用，与结合剂、砂轮硬度、工件材料、加工条件以及磨削参数有关。其他条件不变时，砂轮线速度越大，每个磨粒的磨削深度越小、受到的磨削力也越小，虽然磨粒总的磨削行程增加，但是因为金刚石磨粒具有非常高的耐磨性，所以磨粒的寿命会显著增加。当磨削深度增加时，磨粒每次磨屑的形成会增加，产生的磨屑堆积在磨粒前部空隙处，对结合剂产生侵蚀，同时增加了磨粒的受力，会加大磨粒脱落的可能性。当进给速度或者工件转速增加时，磨粒所切削的未变形切屑最大厚度增加，导致磨粒的受力增大，可能直接把磨粒从结合剂中“蹦出来”。可以看出，大的砂轮线速度、小的磨削深度以及进给速度有利于延长砂轮寿命、降低砂轮的自锐性能，当砂轮钝化后需要进行修整修锐等操作，修整时会去除大量的磨粒，反而会加大砂轮的消耗，同时低进给速度和磨削深度也会降低磨削效率，所以不能一味地追求高线速度和低进给速度，而是需要合理选择上述参数。