金剛石樹脂砂輪特點

摘要:金剛石過早脫落是人造金剛石砂輪磨損的主要原因。通過采用偶聯(lián)劑試驗證明,此方法可減少金剛石的過早脫落,從而達到砂輪磨削比提高的目的。

前言

人造金剛石樹脂砂輪具有磨削力和磨削熱小,自銳性好,磨削效率高等特點,被廣泛用于硬質合金,鈦合金的磨削。據(jù)估計目前世界上約有60%的磨料級金剛石用于制造樹脂結合劑砂輪。但是,人造金剛石樹脂砂輪在磨削過程中,易出現(xiàn)磨粒過早脫落的現(xiàn)象即在砂輪表面有許多磨粒脫落留下空穴。一般情況下,每片砂輪的磨粒大概只有30%左右參與正常的磨削,許多都是過早脫落的,因此這種現(xiàn)象勢必影響砂輪的磨削比。

1、砂輪的磨損特性分析

我們要想提高砂輪的磨削比,必須對砂輪的磨損機理進行探討。人造金剛石砂輪在磨削加工中的磨損過程較為復雜,磨損的類型很多。有機械的,粘附的,磨擦的,擴散的,化學的,熱作用等形式,但其主要形式有以下幾種:

（1）金剛石晶面和被加工材料的相互作用,使金剛石磨粒工作頂端產(chǎn)生微磨損,有時在磨削力的作用下金剛石表面微量的石墨化,促使砂輪磨損。

（2）金剛石樹脂砂輪一般采用的是RVD級的磨料,這類金剛石磨料針片狀較多,在磨削力的作用下,易發(fā)生晶體的碎裂,促使砂輪磨損。

（3）由于磨削熱的產(chǎn)生使結合劑的物理機械性能發(fā)生變化,造成結合劑的強度下降,促使砂輪磨損。

（4）由于金剛石磨粒與結合劑的結合太差,在磨削力的作用下金剛石磨粒過早脫落。

通過以上分析及觀察磨削后樹脂結合劑金剛石砂輪的表面形貌,發(fā)現(xiàn)有許多金剛石脫落后留下的孔穴。由此推斷磨粒與結合劑的結合太差,是造成金剛石磨料過早脫落,砂輪磨削比低的主要原因。本文就偶聯(lián)劑代替濕潤劑進行實驗研究,尋找減少金剛石磨料過早脫落,提高樹脂結合劑金剛石砂輪磨削比的方法。

2、實驗方法

2.1偶聯(lián)劑試驗

我們按照經(jīng)驗配方,用偶聯(lián)劑代替濕潤劑,采用相關砂輪制造工藝方法,制作120x20x20(m3)試條、“8”字塊數(shù)個。熱壓溫度210℃,熱壓時間20mim,硬化溫度230℃,硬化時間4h。

分別對制作試樣進行抗沖擊強度,抗拉強度測試,尋找偶聯(lián)劑用量與抗沖擊強度,抗拉強度的關系。

圖1偶聯(lián)劑百分含量變化與試塊抗拉強度關系

由測試結果分析可知,隨著偶聯(lián)劑含量的增加,抗沖擊強度、抗拉強度逐步提高,但達到一定含量時有極值;之后隨偶聯(lián)劑含量繼續(xù)增加,抗沖擊強度、抗拉強度逐步下降。從本實驗可知,添加一定比例的偶聯(lián)劑可提高結合劑與金剛石磨粒的粘結力。

2.2砂輪制造

我們將經(jīng)過磨削試驗后的1#、2#砂輪分別修銳,觀察其微觀形貌。

圖2偶聯(lián)劑百分含量與試塊抗沖擊強度關系

我們用經(jīng)驗配方采用濕潤劑制作砂輪一片,另一片用偶聯(lián)劑代替濕潤劑,依照相關工藝制造。熱壓210℃,熱壓時間2h,硬化溫度235℃,硬化時間8.5h。

2.3磨削實驗

2.3.1實驗條件

機床:M7210A型平面磨床

磨削用量:砂輪轉速n=2100r/min

磨削深度0.02~0.028mm

工作臺速度1~6m/min

磨削液:煤油

工件:YG8硬質合金

砂輪:1A1/T2 250x25x75D100/120B

75(1#,濕潤劑)

1A1/T2 250x25x75D100/120B

75(2#,偶聯(lián)劑)

2.3.2磨削比的測定

(1)用丙酮分別清洗砂輪、被磨工件,洗去油污和其它雜質,然后將它們放入干燥箱內(nèi),110e烘干至恒重,冷卻至室溫。

(2)分別對工件、砂輪進行磨前稱重。(3)依照磨削條件進行磨削實驗。

(4)磨削后,對砂輪、工件按上述要求再次稱重。

表1磨削對比實驗結果

(注:磨削比=磨除金屬重量P砂輪磨耗重量)

3、砂輪表面的微觀現(xiàn)象

我們將經(jīng)過磨削試驗的1#、2#砂輪,用肉眼分辨,1#砂輪表面脫落的金剛石較多,其表面有許多空穴;2#砂輪表面脫落的金剛石較少,其表面空穴亦較少。

圖3經(jīng)修銳1#砂輪表面外貌

圖4經(jīng)修銳2#砂輪表面形貌

由圖3、圖4可看出,二者總體上有差別,1#結合劑與金剛石磨料結合并不緊密,2#結合劑與金剛石磨料結合較緊密,這也與二者的磨削比一致。

4、結論

(1)實驗結果表明,采用偶聯(lián)劑制做的砂輪較用濕潤劑制做的砂輪磨削比增幅可達25%。

(2)磨削后,用肉眼視察二者的表面空穴,采用偶聯(lián)劑較濕潤劑制做的砂輪表面空穴少。

(3)從微觀上看,二者的結合劑與磨料的結合緊密程度不一樣。

(4)采用偶聯(lián)劑是提高樹脂結合劑金剛石砂輪的磨削比行之有效的方法。

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摘要:金剛石過早脫落是人造金剛石砂輪磨損的主要原因。通過采用偶聯(lián)劑試驗證明,此方法可減少金剛石的過早脫落,從而達到砂輪磨削比提高的目的。

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前言

人造金剛石樹脂砂輪具有磨削力和磨削熱小,自銳性好,磨削效率高等特點,被廣泛用于硬質合金,鈦合金的磨削。據(jù)估計目前世界上約有60%的磨料級金剛石用于制造樹脂結合劑砂輪。但是,人造金剛石樹脂砂輪在磨削過程中,易出現(xiàn)磨粒過早脫落的現(xiàn)象即在砂輪表面有許多磨粒脫落留下空穴。一般情況下,每片砂輪的磨粒大概只有30%左右參與正常的磨削,許多都是過早脫落的,因此這種現(xiàn)象勢必影響砂輪的磨削比。

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砂輪的磨損特性分析

我們要想提高砂輪的磨削比,必須對砂輪的磨損機理進行探討。人造金剛石砂輪在磨削加工中的磨損過程較為復雜,磨損的類型很多。有機械的,粘附的,磨擦的,擴散的,化學的,熱作用等形式,但其主要形式有以下幾種:

（1）金剛石晶面和被加工材料的相互作用,使金剛石磨粒工作頂端產(chǎn)生微磨損,有時在磨削力的作用下金剛石表面微量的石墨化,促使砂輪磨損。

（2）金剛石樹脂砂輪一般采用的是RVD級的磨料,這類金剛石磨料針片狀較多,在磨削力的作用下,易發(fā)生晶體的碎裂,促使砂輪磨損。

（3）由于磨削熱的產(chǎn)生使結合劑的物理機械性能發(fā)生變化,造成結合劑的強度下降,促使砂輪磨損。

（4）由于金剛石磨粒與結合劑的結合太差,在磨削力的作用下金剛石磨粒過早脫落。

通過以上分析及觀察磨削后樹脂結合劑金剛石砂輪的表面形貌,發(fā)現(xiàn)有許多金剛石脫落后留下的孔穴。由此推斷磨粒與結合劑的結合太差,是造成金剛石磨料過早脫落,砂輪磨削比低的主要原因。本文就偶聯(lián)劑代替濕潤劑進行實驗研究,尋找減少金剛石磨料過早脫落,提高樹脂結合劑金剛石砂輪磨削比的方法。

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實驗方法

2.1偶聯(lián)劑試驗

我們按照經(jīng)驗配方,用偶聯(lián)劑代替濕潤劑,采用相關砂輪制造工藝方法,制作120x20x20(m3)試條、“8”字塊數(shù)個。熱壓溫度210℃,熱壓時間20mim,硬化溫度230℃,硬化時間4h。

分別對制作試樣進行抗沖擊強度,抗拉強度測試,尋找偶聯(lián)劑用量與抗沖擊強度,抗拉強度的關系。

圖1偶聯(lián)劑百分含量變化與試塊抗拉強度關系

由測試結果分析可知,隨著偶聯(lián)劑含量的增加,抗沖擊強度、抗拉強度逐步提高,但達到一定含量時有極值;之后隨偶聯(lián)劑含量繼續(xù)增加,抗沖擊強度、抗拉強度逐步下降。從本實驗可知,添加一定比例的偶聯(lián)劑可提高結合劑與金剛石磨粒的粘結力。

2.2砂輪制造

我們將經(jīng)過磨削試驗后的1#、2#砂輪分別修銳,觀察其微觀形貌。

圖2偶聯(lián)劑百分含量與試塊抗沖擊強度關系

我們用經(jīng)驗配方采用濕潤劑制作砂輪一片,另一片用偶聯(lián)劑代替濕潤劑,依照相關工藝制造。熱壓210℃,熱壓時間2h,硬化溫度235℃,硬化時間8.5h。

2.3磨削實驗

2.3.1實驗條件

機床:M7210A型平面磨床

磨削用量:砂輪轉速n=2100r/min

磨削深度0.02~0.028mm

工作臺速度1~6m/min

磨削液:煤油

工件:YG8硬質合金

砂輪:1A1/T2 250x25x75D100/120B

75(1#,濕潤劑)

1A1/T2 250x25x75D100/120B

75(2#,偶聯(lián)劑)

2.3.2磨削比的測定

(1)用丙酮分別清洗砂輪、被磨工件,洗去油污和其它雜質,然后將它們放入干燥箱內(nèi),110e烘干至恒重,冷卻至室溫。

(2)分別對工件、砂輪進行磨前稱重。(3)依照磨削條件進行磨削實驗。

(4)磨削后,對砂輪、工件按上述要求再次稱重。

表1磨削對比實驗結果

(注:磨削比=磨除金屬重量P砂輪磨耗重量)

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砂輪表面的微觀現(xiàn)象

我們將經(jīng)過磨削試驗的1#、2#砂輪,用肉眼分辨,1#砂輪表面脫落的金剛石較多,其表面有許多空穴;2#砂輪表面脫落的金剛石較少,其表面空穴亦較少。

圖3經(jīng)修銳1#砂輪表面外貌

圖4經(jīng)修銳2#砂輪表面形貌

由圖3、圖4可看出,二者總體上有差別,1#結合劑與金剛石磨料結合并不緊密,2#結合劑與金剛石磨料結合較緊密,這也與二者的磨削比一致。

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結論

(1)實驗結果表明,采用偶聯(lián)劑制做的砂輪較用濕潤劑制做的砂輪磨削比增幅可達25%。

(2)磨削后,用肉眼視察二者的表面空穴,采用偶聯(lián)劑較濕潤劑制做的砂輪表面空穴少。

(3)從微觀上看,二者的結合劑與磨料的結合緊密程度不一樣。

(4)采用偶聯(lián)劑是提高樹脂結合劑金剛石砂輪的磨削比行之有效的方法。

細粒度，特別是微粉級金剛石樹脂砂輪等磨具，在一些高精密工件的精磨、研磨、拋光中，起著不可替代的作用。眾所周知，在精密工件加工中，磨具任何細小的瑕疵都會對加工工件造成不可預知甚至是致命的影響，所以對磨具本身的質量要求非常高。而在微粉級樹脂磨具的生產(chǎn)過程中，普遍存在著不良率高、質量不穩(wěn)定等情況。那么又該如何控制生產(chǎn)過程中這些問題的發(fā)生？下面金陶興小編就跟大家探討一下，如何最大程度減少及避免在細粒度樹脂砂輪等磨具生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的瑕疵、不良、報廢等問題。主要從以下幾個方面著手：

一、配方設計

（1）首先是配方的設計上。由于微粉級磨具的磨料粒徑較小，所以在磨具配方設計、選擇結合劑及填充料時，應盡量選擇粒徑小于磨料。避免在使用過程中磨料被填充料掩埋，難以出刃，特別是在需要加入輔助磨料時，對輔助磨料粒徑的控制更要嚴格。輔助磨料的粒徑絕對不能大于磨料粒徑，如輔助磨料粒徑大于磨料粒徑，在拋光等工序中，會引起工件表面出現(xiàn)嚴重刀傷、劃痕等。

（2）細粒度磨具一般都是進行后加工處理，進刀量非常小。所以在選擇設計磨具配方時，多使用比較柔軟、有韌性的填充料。尤其是一些自身就具有研磨、拋光性能的填充料，應優(yōu)先考慮。另外，在磨具配方設計時，磨具密度不宜過大。磨具過于致密，在加工過程中容易出現(xiàn)堵塞、自銳困難、影響散熱、燒傷工件等不良后果。

二、生產(chǎn)工藝

（1）一般砂輪的燒結溫度是選擇結合劑，也就是樹脂粉的成型熔點，以此凝固來對磨料進行把持。而微粉級砂輪磨具的溫度控制則最好是選擇結合劑熔點之前的臨界點。也就是俗稱的生燒，即部分樹脂粉并不參與熔化，借此來降低磨具整體密度及硬度，增加磨具柔韌性，加快磨具使用過程中的散熱和無用磨料的脫落，增加自身自銳性。但這個臨界點比較難以控制，溫度過低，會嚴重影響磨具壽命；溫度過高，則會引起磨具硬度過高，過于致密，還會導致磨具在冷卻過程中收縮而出現(xiàn)裂痕。

（2）嚴格的制定和執(zhí)行完善的工藝流程及工藝參數(shù)也是保證磨具質量穩(wěn)定的一個重要前提。因為微粉級磨具對配方、溫度、生產(chǎn)工藝都比較敏感，所以任何一個細節(jié)的變動對磨具質量都起著至關重要的作用。

三、工作環(huán)境

（1）工作環(huán)境對于微粉級磨具的生產(chǎn)影響非常之大，這點很容易被忽視。在生產(chǎn)過程中，應隨時保持一個干凈整潔的工作環(huán)境。生產(chǎn)過程中，一旦不同粒徑粗細粒度磨料發(fā)生混淆，肉眼很難檢測出來。而類似產(chǎn)品在使用加工工件過程中，輕則會出現(xiàn)工件劃傷，嚴重的甚至會導致磨具及被加工工件報廢。所以，隨時清理，保持工作環(huán)境、工具、設備的整潔，做到專人專機專用。工具的分類在生產(chǎn)過程中尤為重要，有條件的甚至可以設立單獨的車間或區(qū)域進行單獨生產(chǎn)，從而最大程度地避免不同粒度磨料發(fā)生混淆的情況。

（2）同樣容易被忽視的還有室溫。上面也提到過，微粉級磨具對于溫度的變化非常敏感，通常白天和夜間的晝夜溫差有十多度，而冬夏兩季的溫差則有二三十度之多。如此大的溫差，對于磨具成型時的質量影響是非常大的。所以，對溫度的精確的掌握和控制，也是必不可少的一個環(huán)節(jié)。

上面所說的，其實就是在平常生產(chǎn)過程中，需要注意各道工序細節(jié)的控制?？傊?，細節(jié)成就品質，嚴格的執(zhí)行生產(chǎn)工藝，嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，是決定一個產(chǎn)品品質優(yōu)良的根本所在。