金属结合剂金刚石砂轮种类和应用
由金刚石或立方氮化硼(CBN)磨制作料的超硬磨料砂轮,因其优良的磨削性能,已广泛用于磨削领域的各个方面。
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,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。
金属结合剂砂轮按照不同的工艺可以分为:烧结工艺,电镀工艺,钎焊工艺。
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。
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。
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,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。
金属结合剂砂轮按照不同的工艺可以分为:烧结工艺,电镀工艺,钎焊工艺。
烧式工艺
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。
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。
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。
电镀工艺
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250~300m/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。
钎焊工艺
为了充分发挥金刚石的作用,要设法增大结合剂对金刚石的把持力,提高砂轮的结合强度。
单层高温钎焊超硬磨料砂轮能克服电镀砂轮的缺点,可以实现金刚石、结合剂、金属基体三者之间的化学冶金结合,具有较高的结合强度,仅需将结合层厚度维持在磨粒高度的20%~30%就能在大负荷高速高效磨削中牢固地把持住磨粒,使钎焊砂轮的磨粒裸露高度可达70%~80%,因而增大了容屑空间,砂轮不易堵塞,磨料的利用更加充分。
在与电镀砂轮相同的加工条件下,单层高温钎焊超硬磨料砂轮的磨削力、功率损耗、磨削温度更低,意味着可达到更高的工作速度,这在300~500m/s以上的超高速磨削中有着特殊的意义。
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。
电镀工艺
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250~300m/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。
钎焊工艺
为了充分发挥金刚石的作用,要设法增大结合剂对金刚石的把持力,提高砂轮的结合强度。
单层高温钎焊超硬磨料砂轮能克服电镀砂轮的缺点,可以实现金刚石、结合剂、金属基体三者之间的化学冶金结合,具有较高的结合强度,仅需将结合层厚度维持在磨粒高度的20%~30%就能在大负荷高速高效磨削中牢固地把持住磨粒,使钎焊砂轮的磨粒裸露高度可达70%~80%,因而增大了容屑空间,砂轮不易堵塞,磨料的利用更加充分。
在与电镀砂轮相同的加工条件下,单层高温钎焊超硬磨料砂轮的磨削力、功率损耗、磨削温度更低,意味着可达到更高的工作速度,这在300~500m/s以上的超高速磨削中有着特殊的意义。
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