金屬結合劑金剛石砂輪制造工藝
金剛石砂輪是磨削硬質(zhì)合金、玻璃、陶瓷、寶石等高硬脆材料的磨削工具。近幾年來(lái), 隨著(zhù)高速磨削和超精密磨削技術(shù)的迅速發(fā)展,對砂輪提出了更高的要求,陶瓷和樹(shù)脂結合劑的砂輪已不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要,金屬結合劑砂輪因其結合強度高、成型性好、使用壽命長(cháng)等顯著(zhù)特性而在生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。金屬結合劑金剛石砂輪按制造工藝不同可以分為燒結、電鍍和釬焊三種類(lèi)型砂輪。
燒結型金剛石砂輪燒結型金屬結合劑金剛石砂輪多以青銅等金屬作為結合劑,用高溫燒結法制造,其結合強度高,成型性好,耐高溫,導熱性和耐磨性好,使用壽命長(cháng),可承受較大的負荷。因砂輪在燒結過(guò)程中不可避免地存在收縮及變形,所以在使用前必須對砂輪進(jìn)行整形,但砂輪修整比較困難。目前生產(chǎn)中常用的砂輪對滾整形方法不僅在修整時(shí)費時(shí)費力,而且修整過(guò)程中金剛石顆粒的脫落較多,修整砂輪本身的消耗很大,整形精度較低。
近年來(lái)各國學(xué)者相繼開(kāi)展了應用特種加工方法修整金屬結合劑金剛石砂輪的研究工作,主要有電解修整法、電火花修整法和復合修整法等。電解修整法速度快,但整形精度不高；電火花修整法整形精度高,既可整形又可修銳,但整形速度較慢；復合修整法有電解電火花復合修整法、機械化學(xué)復合修整法等,修整效果較好,但系統較復雜。因此燒結型金剛石砂輪的修整問(wèn)題仍然沒(méi)有得到很好的解決。此外,由于砂輪的制造工藝決定了其表面形貌是隨機的,各磨粒的幾何形狀、分布及切削刃所處的高度不一致,因此磨削時(shí)只有少數較高的切削刃切到工件,限制了磨削質(zhì)量和磨削效率的進(jìn)一步提高。
電鍍金剛石砂輪
電鍍金剛石砂輪的優(yōu)點(diǎn):①電鍍工藝簡(jiǎn)單,投資少,制造方便；②無(wú)需修整,使用方便；③單層結構決定了它可以達到很高的工作速度；④雖然只有單層金剛石,但仍有足夠的壽命；⑤對于精度要求較高的滾輪和砂輪,電鍍是唯一的制造方法。正是由于這些優(yōu)勢,電鍍砂輪在高速、超高速磨削中占據著(zhù)無(wú)可爭議的主導地位。
電鍍金剛石砂輪存在的缺陷:在鍍層金屬與基體及磨料的結合面上并不存在牢固的化學(xué)冶金結合,磨料實(shí)際上只是被機械包埋鑲嵌在鍍層金屬中,因而把持力小,金剛石顆粒在負荷較重的高效磨削中易脫落而導致整體失效。要增加把持力就必須增加鍍層厚度,其結果是磨粒裸露高度和容屑空間減小, 砂輪容易發(fā)生堵塞,散熱效果差,工件表面容易發(fā)生燒傷。
目前國內的電鍍砂輪制造尚未實(shí)現按加工條件的要求而優(yōu)化設計出砂輪的最佳地貌 ,單層電鍍金剛石砂輪的這些固有弊端必然會(huì )大大限制它在高效磨削中的應用。
釬焊金剛石砂輪
為了充分發(fā)揮金剛石的作用，要設法增大結合劑對金剛石的把持力，提高砂輪的結合強度。單層高溫釬焊超硬磨料砂輪能克服電鍍砂輪的缺點(diǎn)，可以實(shí)現金剛石、結合劑、金屬基體三者之間的化學(xué)冶金結合，具有較高的結合強度，僅需將結合層厚度維持在磨粒高度的20%～30%就能在大負荷高速高效磨削中牢固地把持住磨粒，使釬焊砂輪的磨粒裸露高度可達70%～80%，因而增大了容屑空間，砂輪不易堵塞，磨料的利用更加充分。在與電鍍砂輪相同的加工條件下，單層高溫釬焊超硬磨料砂輪的磨削力、功率損耗、磨削溫度更低，意味著(zhù)可達到更高的工作速度。
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