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浅谈:金刚石砂轮的研究及进展
发布时间:2015-3-5 点击次数:519
 

由金刚石或立方氮化硼(CBN)磨料制作的超硬磨料砂轮,因其优良的磨削性能,已广泛用于磨削领域的各个方面。金刚石砂轮是磨削硬质合金、玻璃、陶瓷、宝石等高硬脆材料的特效工具。

   近几年来,随着高速磨削和超精密磨削技术的迅速发展,对砂轮提出了更高的要求,陶瓷和树脂结合剂的砂轮已不能满足生产的需要,金属结合剂砂轮因其结合强度高、成型性好、使用寿命长等显著特性而在生产中得到了广泛的应用。金属结合剂金刚石砂轮按制造方式不同主要有有烧结和电镀两种类型。为了充分发挥超硬磨料的作用,国外从20世纪90年代初开始用高温钎焊工艺开发一种新型砂轮,即单层高温钎焊超硬磨料砂轮,目前国内这种砂轮还处于研制开发阶段。

 

烧结型金刚石砂轮

 

砂轮烧结型金属结合剂砂轮多以青铜等金属作为结合剂,用高温烧结法制造,其结合强度高,成型性好,耐高温,导热性和耐磨性好,使用寿命长,可承受较大的负荷。因砂轮在烧结过程中不可避免地存在着收缩及变形,所以在使用前必须对砂轮进行整形,但砂轮修整比较困难。目前生产中常用的砂轮对滚整形方法不仅在修整时费时费力,而且修整过程中金刚石颗粒的脱落较多,修整砂轮本身的消耗很大,整形精度较低。近年来各国学者相继开展了应用特种加工方法修整金属结合剂金刚石砂轮的研究工作,主要有电解修整法、电火花修整法和复合修整法等。电解修整法速度快,但整形精度不高;电火花修整法整形精度高,既可整形又可修锐,但整形速度较慢;复合修整法有电解电火花复合修整法、机械化学复合修整法等,修整效果较好,但系统较复杂,因此烧结型金刚石砂轮的修整问题仍然没有得到很好的解决。此外,由于砂轮的制造工艺决定了其表面形貌是随机的,各磨粒的几何形状、分布及切削刃所处的高度不一致,因此磨削时只有少数较高的切削刃切到工件,限制了磨削质量和磨削效率的进一步提高。

 

电镀金刚石砂轮

 

砂轮电镀金刚石砂轮的优点:

 

①电镀工艺简单,投资少,制造方便;

 

②无需修整,使用方便;

 

③单层结构决定了它可以达到很高的工作速度,目前国外已高达250300m/s

 

④虽然只有单层金刚石,但仍有足够的寿命;

 

⑤对于精度要求较高的滚轮和砂轮,电镀是唯一的制造方法。

 

正是由于这些优势,电镀砂轮在高速、超高速磨削中占据着无可争议的主导地位。电镀金刚石砂轮存在的缺陷:在镀层金属与基体及磨料的结合面上并不存在牢固的化学冶金结合,磨料实际上只是被机械包埋镶嵌在镀层金属中,因而把持力小,金刚石颗粒在负荷较重的高效磨削中易脱落(或镀层成片剥落)而导致整体失效;为增加把持力就必须增加镀层厚度,其结果是磨粒裸露高度和容屑空间减小,砂轮容易发生堵塞,散热效果差,工件表面容易发生烧伤。目前国内的电镀砂轮制造尚未实现按加工条件的要求而优化设计出砂轮的最佳地貌,单层电镀金刚石砂轮的这些固有弊端必然会大大限制它在高效磨削中的应用。

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