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金屬結(jié)合劑金剛石砂輪種類和應用
由金剛石或立方氮化硼(CBN)磨制作料的超硬磨料砂輪,因其優(yōu)良的磨削性能,已廣泛用于磨削領域的各個方面。
近幾年來,隨著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,金屬結(jié)合劑砂輪因其結(jié)合強度高、成型性好、使用壽命長等顯著特性而在生產(chǎn)中得到
了廣泛的應用。
金屬結(jié)合劑砂輪按照不同的工藝可以分為:燒結(jié)工藝,電鍍工藝,釬焊工藝。
多以青銅等金屬作為結(jié)合劑,用高溫燒結(jié)法制造,其結(jié)合強度高,成型性好,耐高溫,導熱性和耐磨性好,使用壽命長,可承受較大的負荷。
砂輪在燒結(jié)過程中不可避免地存在著收縮及變形,所以在使用前必須對砂輪進行整形。
目前生產(chǎn)中常用的砂輪對滾整形方法不僅在修整時費時費力,而且修整過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。
近幾年來,隨著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,金屬結(jié)合劑砂輪因其結(jié)合強度高、成型性好、使用壽命長等顯著特性而在生產(chǎn)中得到
了廣泛的應用。
金屬結(jié)合劑砂輪按照不同的工藝可以分為:燒結(jié)工藝,電鍍工藝,釬焊工藝。
燒式工藝
多以青銅等金屬作為結(jié)合劑,用高溫燒結(jié)法制造,其結(jié)合強度高,成型性好,耐高溫,導熱性和耐磨性好,使用壽命長,可承受較大的負荷。
砂輪在燒結(jié)過程中不可避免地存在著收縮及變形,所以在使用前必須對砂輪進行整形。
目前生產(chǎn)中常用的砂輪對滾整形方法不僅在修整時費時費力,而且修整過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。
近年來各國學者相繼開展了應用特種加工方法修整金屬結(jié)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、機械化學復合修整法等,修整效果較好,但系統(tǒng)較復雜。
電鍍工藝
電鍍金剛石砂輪的優(yōu)點:
①電鍍工藝簡單,投資少,制造方便;
②無需修整,使用方便;
③單層結(jié)構(gòu)決定了它可以達到很高的工作速度,目前國外已高達250~300m/s;
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(jù)著無可爭議的主導地位。
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(jié)合面上并不存在牢固的化學冶金結(jié)合,磨料實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(或鍍層成片剝落)而導致整體失效;
為增加把持力就必須增加鍍層厚度,其結(jié)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。
釬焊工藝
為了充分發(fā)揮金剛石的作用,要設法增大結(jié)合劑對金剛石的把持力,提高砂輪的結(jié)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,可以實現(xiàn)金剛石、結(jié)合劑、金屬基體三者之間的化學冶金結(jié)合,具有較高的結(jié)合強度,僅需將結(jié)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,意味著可達到更高的工作速度,這在300~500m/s以上的超高速磨削中有著特殊的意義。
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、機械化學復合修整法等,修整效果較好,但系統(tǒng)較復雜。
電鍍工藝
電鍍金剛石砂輪的優(yōu)點:
①電鍍工藝簡單,投資少,制造方便;
②無需修整,使用方便;
③單層結(jié)構(gòu)決定了它可以達到很高的工作速度,目前國外已高達250~300m/s;
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(jù)著無可爭議的主導地位。
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(jié)合面上并不存在牢固的化學冶金結(jié)合,磨料實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(或鍍層成片剝落)而導致整體失效;
為增加把持力就必須增加鍍層厚度,其結(jié)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。
釬焊工藝
為了充分發(fā)揮金剛石的作用,要設法增大結(jié)合劑對金剛石的把持力,提高砂輪的結(jié)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,可以實現(xiàn)金剛石、結(jié)合劑、金屬基體三者之間的化學冶金結(jié)合,具有較高的結(jié)合強度,僅需將結(jié)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,意味著可達到更高的工作速度,這在300~500m/s以上的超高速磨削中有著特殊的意義。
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