磨削加工中的振動是影響磨削精度的重要因素之一。對于磨削中砂輪振動對加工工件精度影響的研究，某文獻中作了敘述。為了消除砂輪振動的影響，筆者在另一文獻提出一種結(jié)構(gòu)簡單，采用特殊砂帶作為磨削工具同時具備柔性砂輪的消振性能的新型柔性砂輪。本文對這種新型砂輪的磨削特性繼續(xù)進行研究。
　　1 實驗設(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)用于對半導(dǎo)體石英基板的磨削中。實驗以高效磨削為目標，采用大進給量磨削和深切磨削方式。研究磨削過程中砂輪的磨削力、磨削精度、砂輪的磨損及表面磨粒的變化情況。實驗中采用KISTLER 5011型動力計測量磨削力；由KEYENCE LT8000非接觸式激光測量儀測量砂輪的圓周精度和磨損量。實驗條件如附表所示。
　　 實驗條件
　　

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 進給量Δ=100,200μm/次 走刀速度v=5,3.6m/min 當量切深gm/2a=9.3×10-5
深切磨削	砂輪速度v=1200m/min 進給量Δ=5000μm/次 走刀速度v=0.4m/min 當量切深gm/2a=5.3×10-5

　　2 磨削實驗
　　
　　1. 大進給量磨削
　　以附表中的磨削條件設(shè)定：砂輪磨粒的當量切深 gm/2a=9.3×10-5。第一次磨削進給量Δ1=100μm/次、走刀速度v1=5m/min；第二次磨削進給量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——磨削進給量，μm/次
　　v——走刀速度，m/min
　　由實驗條件得 Z′1=8.3mm3/mm.s;Z′2=12mm3/mm.s。圖1為實驗測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：當磨粒的當量切深gm/2a不變時，改變磨削進給量Δ對法向磨削力Fn的影響不大。當進給量Δ減小時，切向磨削力Ft增大。磨削過程中Ft基本不變，而法向磨削力Fn的變化呈線性增大趨勢。
　　　
　　比較普通金剛石砂輪和柔性砂輪的實驗結(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，而且磨削過程中砂輪的吸振性能良好，達到柔性砂輪磨削的要求。
　　圖2為實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，因為砂輪彈性變形的影響，實際切深 小于理論值。整個磨削過程中進給殘留量保持在70μm左右。
　　
　　深切磨削
　　從以上的磨削過程得出：柔性砂輪的磨削力較小，因此適應(yīng)于深切磨削加工。深切磨削可以達到高的磨削精度和小的表面粗糙度值，并相對減小砂輪的磨損。 深切磨削中設(shè)定：磨削進給量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。分析磨削過程可以得出：由于深切磨削中砂輪磨粒對工件的切削過程不同，正向磨削和逆向磨削過程中切向磨削力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隨磨削過程的進行而不斷增大。
　　圖4為深切磨削后測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較快，隨著磨削過程的進行而趨向于穩(wěn)定。
　　　　
　　圖6為大進給量磨削(Δ1=100μm/次，Δ2=200μm/次)和深切磨削(Δ3=5000μm/次)時測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到Ra1.8μm。
　　圖7為磨削中測得柔性砂輪的磨損曲線。從圖中得出：柔性砂輪在整個磨削中磨損量呈上升趨勢。
　　
　　4 表面磨粒觀察
　　圖8為在金屬帶基上電鍍#140號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。因此磨削過程中法向磨削力Fn呈上升趨勢。
　　　　
　　5 結(jié)論
　　針對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。通過大進給量磨削和深切磨削實驗結(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，而磨削精度達到相同水平。
　　2. 柔型砂輪可實現(xiàn)高效磨削，在深切磨削中加工能率Z達到33.3mm3/mm·s。
　　3. 磨削過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。
　　
　　
　　
　　
　　
　　來源：《制造技術(shù)與機床》