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超硬固結磨具制造方法

[ 發布日期：2012/10/26 8:40:23 ] 瀏覽人數： 2847
　　高效磨削加工技術是先進的制造技術必要條件，徹底解決了傳統磨削加工高精度、低效率的加工局限，在獲得高效率，高精度的同時，又能對各種材料和形狀進行高表面完整性加工并降低成本。在我國現有條件下，大力加強高效磨削加工技術的研究、推廣和應用，對提高我國機械http://www.stonebuy.com/machine/制造業的加工水平和加快新產品http://www.stonebuy.com/sample/開發具有十分重要的意義。如今超硬材料的應用日益廣泛，實施高速高效磨削是加工超硬材料和難切材料的優選加工工藝。由于超硬磨料磨具的應用，高速、大功率精密機床及數控技術發展、新型磨削液和砂輪修整等相關技術的發展、高速超高速磨削和高效率磨削技術應用、磨削自動化和智能化等技術的發展，使高效率磨粒加工在機械http://www.stonebuy.com/machine/制造領域具有更加重要的地位，具有很好的發展前景。
　　高效磨削砂輪應具有好的耐磨性，高的動平衡精度，抗裂性，良好的阻尼特性，高的剛度和良好的導熱性，而且其機械http://www.stonebuy.com/machine/強度必須能承受高效磨削時的切削力等。高效磨削砂輪可以使用剛玉、碳化硅、CBN、金剛石磨料。在合適的結合劑和先進的制造工藝條件下，生產的磨具使用速度可達125m/s。
　　現有的陶瓷結合劑砂輪耐水、耐油、耐酸、耐堿的腐蝕，能保持正確的幾何形狀。氣孔率大，磨削率高，強度較大，韌性、彈性、抗振性差，不能承受側向力，V輪＜35m/s的磨削，這種結合劑應用最廣，能制成各種磨具，適用于成形磨削和磨螺紋、齒輪、曲軸等。
　　現有的樹脂結合劑強度大并富有彈性，不怕沖擊，能在高速下工作。有摩擦拋光作用，但堅固性和耐熱性比陶瓷結合劑差，不耐酸、堿，氣孔率小，易堵塞；V輪＞50m/s的高速磨削，能制成薄片砂輪磨槽，刃磨刀具前刀面，高精度磨削。
　　無機高分子結合劑磨具強度較高，因此有較高的使用速度，一般適用于高速切割、荒磨、重負荷磨削；另外無機高分子結合劑磨具有一定的彈性，且結合劑耐熱性高，磨削自銳性好，這樣與傳統樹脂結合劑相比，砂輪的尖角保持性好，形狀保持性好，也適用于精磨，如螺紋磨、成型磨、刃磨；可以說無機高分子結合劑既具有陶瓷磨具的性能、也具有樹脂磨具的性能，同時也避開了它們的缺陷。
　　無機高分子結合劑制作磨具，是在磨削理論基礎和應用研究的基礎上，把復合材料的理念引入到磨具的生產來，下面拋開無機高分子結合劑的物理化學基本原理（1.無機高分子材料的晶體化學2.無機高分子材料的熱力學3.無機高分子材料的過程動力學）以及復合材料的界面和強韌化機理的介紹，具體談談無機高分子結合劑在新型、高效、專用、重負荷強力和精密磨具生產中的應用。雖然這一先進工藝技術已逐漸地為一些工具行業所掌握，但仍有若干具體問題尚有待認真總結經驗，研究解決。下面就是具體對無機高分子結合劑制作磨具的設計原則和方法、制作無機高分子復合材料磨具高速重負荷、荒磨磨具、強力磨削磨具、高效深切磨削、緩進給磨削磨具、快速點磨削磨具、高效磨削磨具、主軸及其軸承磨具、高效率磨床磨具、鋼軌打磨磨具、砂帶磨削的工藝方法提一些粗淺的看法。
　　無機高分子結合劑磨具的設計原則和方法
　　在砂輪設計制造中應考慮如下幾個問題：首先應考慮加工的材料的性能和材料加工表面的精度，然后選擇合適的磨料、粒度以及混合磨料的磨削使用。其次是砂輪工況的各種受力情況、抗沖擊性、速度、溫度、加工材質和砂輪使用壽命以及選擇合適的結合劑、輔料等，并考慮相互間的匹配和科學的工藝。磨具強度取決于結合劑性能、磨具制造工藝和磨具規格。考慮影響磨具強度的因素有：磨料的種類、粒度，結合劑種類及性能，磨具的硬度、組織、密度、混料、成型工藝及固化工藝條件，磨具形狀，磨料輪外徑與孔徑之比等。其中在磨具特性及規格給定之后，結合劑性能、混料成型工藝及固化工藝條件最重要。另外還有砂輪的磨削比也是一個重要的參數。對上面涉及的因素，下面我們就來一一談談：
　　磨具基體的組合中磨料及磨料粗細程度和顆粒級配
　　磨料的粗細程度—是指不同粒徑的磨料，混合在一起后的總體的粗細程度；顆粒級配是指不同種類、大小和數量比例的磨料的組合或搭配情況。
　　磨料是磨具起磨削作用的重要因素，磨料的選擇主要根據工件材料的性質，如硬度、抗張強度、韌性等來確定，選擇磨具磨料的基本原則是：磨削硬度高的工件材料時，應選擇硬度更高的磨料；磨削抗張強度高的工件材料時，應選用韌性大的磨料；磨削抗張強度低的材料時，應選用較脆或強度高的碳化硅磨料。關于各種磨料的性能、用途和選擇，這里不作詳談。
　　選擇磨料粒度時，主要應根據加工精度、表面粗糙度和磨削效率的要求來選擇。一般原則如下：要求被磨工件粗糙度高，應選擇粗粒度；要求表面粗糙度低，應選擇細粒度。工件要求較高的幾何精度和較低的表面粗糙度時，應選擇混合粒度。工件幾何精度要求高，當磨料輪與工件接觸面積小時，應選擇細粒度；接觸面積大時，選擇粗粒度。工件材質硬而脆，應選擇細粒度；工件材料軟而韌，應選擇粗粒度。工件的導熱性差，易發熱變形，易燒傷，應選擇較粗粒度。這些問題也涉及到磨具的導熱性能、熱容、密度、氣孔等影響磨削的因素。
　　磨料通常分為—粗磨料、中磨料、細磨料和微粉磨料等幾種。
　　在相同用磨料條件下，微粉磨料的總表面積較大，粗磨料的總表面積較小。在磨具生產中表面需用結核劑包裹，賦予粘結強度，磨料子的總表面積愈大，則需要包裹磨料表面的無機高分子結合劑就愈多。一般用粗磨料比用細磨料所用無機高分子結合劑量少。
　　磨料顆粒級配，為了使磨削效率提高，不僅要考慮磨具的強度和加工材料，而且還必須確定用那幾種磨料的用量，即磨料的級配。
　　磨具在進行磨削時，磨具一方面受到磨削體的沖擊作用，另一方面也受到磨削體的破壞作用，這樣才能才能保證磨具的鋒利度，完成整個磨削過程。顯然，在單位時間內，磨削體參與磨削的接觸點越多，即單位時間內參與磨削的磨粒越多，磨削效率越高。當磨料一定時，要增加磨料與磨削體的接觸，則研磨料的尺寸越小越好。但另一方面，要想將磨削工件加工完成磨削，則磨具必須有足夠的沖擊能力才行。磨具的任務是既要保證足夠的能力對工件的材料進行磨削，而又要保證磨具對工件磨削到一定的細度，因此，在其它條件一定的情況下（如磨具強度、磨具速度度等），這個任務只有通過選擇大小適合的磨料和將它們合理配比才能完成。
　　在磨具制作中磨料之間的空隙理論上是由結合劑包覆磨料之后產生的，為達到少用無機高分子結合劑用量來滿足磨具強度、并到達提高磨削效率的目的，就應盡量減小磨料粒之間的空隙。另外一個沿用的觀念認為應該澄清的就是人們習慣于將工件磨削時發生燒傷歸于磨料輪的組值太密，缺少足夠的容屑氣孔。氣孔在磨削時對磨屑起容屑和排屑作用，并可容納冷卻液，有助于磨削熱量的散逸。為滿足某些特殊加工要求，傳統磨具的氣孔內還可以浸漬某些填充劑，如硫黃和石蠟等，以改善磨具的使用性能。這種填充劑，傳統也被稱為磨具的第四要素。這一點并不一定總是正確，因為高削磨削時產生磨屑數量之多，體積之大絕非小小氣孔所能容納，而超硬磨料磨料輪盡管完全沒有氣孔。只要將其表面適當修銳就能夠很好地工作。如果增大樹脂磨料輪的氣孔容積比勢必會降低其強度，使其過早磨損，這是得不償失的事。另外，砂輪工作線速度對產生磨屑數量的影響比較復雜，當砂輪從28.8m/s提高到33.6m/s時，速度提高了16%，而堵塞量增加了三倍。因為砂輪線速度的增加使磨粒的最大切深減小，切屑截面積減小，同時切削次數和磨削熱增加，這兩個因數均使堵塞量增加，但是當砂輪線速度高達一定程度時(如達50m/s以上)砂輪的堵塞量反而大降低。對于各種工件材料來說，各有一定的其堵塞量最小的臨界砂輪速度值。無機高分子結合劑制作磨具對這些考慮很少，關于這些磨削理論將在以后的專項中再作介紹。

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